BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现

开关直流降压电源(BUCK)设计摘要随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。

近年来，随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展，新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。

该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。

开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。

开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。

本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计开关电源，利用MOSFET 管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。

关键词：直流，降压电源,TL494,MOSFET1目录摘要 (1)Abstract........................................................... ........ 错误！未定义书签。

1.方案论证与比较 (4)1.1 总方案的设计与论证 ...................................... 错误！未定义书签。

1.2 控制芯片的选择 (4)1.3 隔离电路的选择 .............................................. 错误！未定义书签。

2. BUCK电路工作原理 ......................................... 错误！未定义书签。

3. 控制电路的设计及电路参数的计算 ................ 错误！未定义书签。

3.1 TL494控制芯片................................................ 错误！未定义书签。

BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现一、Buck型DC-DC开关电源的原理Buck型DC-DC开关电源采用PWM（脉宽调制）技术实现降压功率转换。

其基本原理是通过开关管（MOSFET）的开关控制，使电源源电压经过电感产生瞬间高压脉冲，然后经过二极管和电容进行滤波，从而得到较低的输出电压。

1.选取合适的芯片2.电路设计在电路设计中，需要考虑以下关键元件：（1）开关管（MOSFET）：选择合适的MOSFET型号，使其能够承受输入电压和输出电流，并具有低导通压降和低开关损耗。

（2）电感：选择合适的电感器件，使其具有足够的电感值，以满足电路的输出电流要求，同时要考虑其饱和电流和电流纹波等参数。

（3）二极管：选用具有较高效率和低电压降的二极管，以减小功率损耗。

（4）滤波电容：选择适当的电容容值和工作电压，以保证输出电压的稳定性和滤波效果。

3.控制电路设计（1）比较器：用于比较输出电压反馈和参考电压，生成PWM信号。

（2）误差放大器：通过调节反馈电压和参考电压之间的差值，实现输出电压的稳定控制。

（3）反馈电路：将输出电压反馈给误差放大器，使其可以实时调节PWM信号。

4.输出过压保护与过流保护为了确保开关电源在异常工作条件下能够保持安全可靠的操作，需要添加过压保护和过流保护电路。

过压保护电路通常通过监测输出电压，当输出电压超过设定阈值时，立即切断开关管的导通。

过流保护电路通过监测输出电流，当输出电流超过设定阈值时，同样会切断开关管的导通。

5.PCB布局与散热设计在设计过程中，需要合理布局电路元件，以减小元件之间的相互干扰，并降低热量产生。

合理进行散热设计，确保开关管和散热器的有效散热，以保证开关电源的稳定工作。

三、BUCK型DC-DC开关电源的测试与调试完成电路设计后，需要进行测试和调试来验证设计的正确性和可靠性。

主要包括以下测试：（1）输入电压测试：测试开关电源在不同输入电压下的输出电压和效率。

（2）输出电压稳定性测试：测试开关电源在稳定工作状态下，输出电压随负载变化的情况。

课题三：降压型（BUCK）DC-DC电路的设计与制作姓名：学号：得分：一、实验目的1). 学习和了解DC-DC变换电路的特点；2). 掌握降压型（BUCK）DC-DC电路的结构和工作原理；3). 熟悉强、弱电电路的隔离应用；4). 培养电子电路的设计能力和基本应用技能。

二、课题任务1）设计参数要求：① DC-DC主电路输入电压V=12V；I②输出电压: V=5V；O③输出电流：I=1A；O≤50mV，即纹波≤1%；④输出电压纹波峰-峰值 Vpp=5W。

⑤额定输出功率PO2）PWM驱动信号：=20kHz；① PWM驱动信号频率fS② PWM驱动信号占空比可调；3）驱动电路：驱动电路应为单端输入、双端浮地输出。

5）撰写完整的实习报告。

三、实验原理本课题只做了控制电路与驱动电路的设计，最后实验只要测得输出波形为频率20kHz，占空比范围在30%-70%的方波即可。

如下图即为电路原理图。

图1 电路原理图本设计选择555定时器来设计控制电路。

555定时器引脚图如图2所示。

图2 555定时器引脚图驱动电路为控制电路与MOSFET 之间提供电气隔离，一般可以采用光隔离或者磁隔离。

本设计采用光隔离的方法，具体设计如下：先加一级光耦隔离，再加一级推挽电路进行放大从而把输出的控制信号放大。

占空比计算如下：()1211,1.43T R Rp R C =⨯++⨯ ()11111,1.43T R Rp C =⨯+⨯ ()22211.1.43T R Rp C =⨯+⨯ 1.T D T=四、元器件清单五、实验步骤（1）检查实验设备是否齐全，包括直流稳压电源，数字信号发生器，双踪示波器，万用表以及相应的电源线，输出线等，领取镊子，剪刀，芯片，电烙铁等材料。

（2）根据实验原理图和仿真开始焊接板子输出与接地之间焊接一个10KΩ的电阻。

如下图所示。

图12 电路板实物图（3）搭接电路完毕，检查电路搭接是否正确，检查完毕后，接通示波器，信号发生器，直流稳压电源，开始调试。

一种数字控制的BUCK型DC-DC的研究与设计的开题报告一、选题背景及意义随着电子技术和计算机技术的飞速发展，电子设备的发展越来越趋向于小型化、轻量化、高性能化和高效能化。

在这样的趋势下，DC-DC 电源逐渐受到了广泛的关注和研究。

DC-DC电源不仅可以用于各种计算机设备、通信设备、医疗设备、航空航天设备等领域，而且在新能源领域中，DC-DC电源也有着非常重要的应用。

基于DC-DC电源的应用现状，本文选取BUCK型DC-DC进行研究。

BUCK型DC-DC具有高效率、低电压脉动等特点，因此被广泛应用于各种小型化、轻量化、高性能化和高效能化的电子设备中。

本文将通过对BUCK型DC-DC的研究和设计，实现数字化控制，并通过仿真与实验验证各个参数的准确性和稳定性，从而提高BUCK型DC-DC的可靠性和效率，具有一定的实用性和推广价值。

二、研究内容1. 对BUCK型DC-DC的工作原理、特点进行深入分析，综述当前的研究现状和未来发展趋势；2. 设计数字控制系统，采用ARM芯片作为控制器，并利用MATLAB 软件进行算法设计与仿真；3. 搭建BUCK型DC-DC的仿真模型，在Simulink中进行仿真分析；4. 进行数值计算和实验验证，对模型进行实际测试，并调整参数，得到合理的数据结果；5. 最后进行可靠性测试和效率测试，并对BUCK型DC-DC进行优化和改进。

三、研究方法和技术路线1. 文献资料收集：收集关于BUCK型DC-DC的相关文献和资料，包括BUCK型DC-DC的工作原理、控制策略、数字化控制技术等方面的研究资料；2. 设计数字控制系统：以ARM芯片作为控制器，编写控制算法，实现数字化控制；3. 建立仿真模型：利用MATLAB软件建立BUCK型DC-DC的数字控制系统仿真模型；4. 进行仿真分析：在Simulink中进行仿真分析，并对仿真结果进行分析；5. 实验验证：搭建BUCK型DC-DC的实验装置，进行数值计算和实验验证；6. 优化改进：根据实验结果对BUCK型DC-DC进行优化和改进。

降压型（BUCK）DC-DC电路的设计与制作设计报告课题三：降压型（BUCK）DC-DC电路的设计与制作姓名：学号：得分：一、实验目的1). 学习和了解DC-DC变换电路的特点；2). 掌握降压型（BUCK）DC-DC电路的结构和工作原理；3). 熟悉强、弱电电路的隔离应用；4). 培养电子电路的设计能力和基本应用技能。

二、课题任务1）设计参数要求：=12V；① DC-DC主电路输入电压VI②输出电压: V=5V；O=1A；③输出电流：IO④输出电压纹波峰-峰值 V≤50mV，即纹波≤1%；pp=5W。

⑤额定输出功率PO2）PWM驱动信号：=20kHz；① PWM驱动信号频率fS② PWM驱动信号占空比可调；3）驱动电路：驱动电路应为单端输入、双端浮地输出。

5）撰写完整的实习报告。

三、实验原理BUCK电路就是降压电路，开关S闭合的时候，VD二极管承受负压关断，电感充电，电流正向流动，电流值呈现指数上升趋势。

开关S 断开的时候，VD 二极管起续流作用，电感开始放电，电流逐渐下降，通过负载和二极管回到电感另外一端，短暂供电。

这样电压就能降低。

实际使用的时候，S开关是通过MOSFE 或者IGBT实现的，输出电压等于输入电压乘以PWM波的占空比。

开关电源总的来分有隔离型和非隔离型电路。

所谓非隔离型电路是根据电路形式的不同，可以分为降压型buck电路、升压Boost型电路、升降压Buck-Boost 型电路、Cuk型丘克电路、Sepic型电路、Zeta型电路。

我们这里主要分析降压型DC-DC转换器的工作原理，Buck电路如图1所示。

图中功率MOSFET为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定;L和C为滤波元件;开关截止时，二极管VD 可保持输出电流连续，所以通常称为续流二极管。

控制电路输出信号使开关管VT导通时，滤波电感L中的电流逐渐增加，因此贮能也逐渐增大，电容器C开始充电。

忽略MOSFET的导通压降，MOSFET源极电压应为Uin。

基于Buck变换器的开关电源设计摘要一个高可靠性的电源系统需要大功率宽电压输入范围的DC/DC变换，在充分考虑不同DC/DC变换器拓扑特点的基础上，选用Buck作为系统的电路拓扑.本文介绍了Buck电路的工作原理，对整个闭环结构进行设计与研究,并附以相关电路图表示。

并选择符合规范的元器件，计算产品的成本.关键词Buck拓扑；DC/DC；开关电源;MC34063第一章概述开关电源是利用现代电子电力技术控制功率器件(MOSFET、三极管等）的导通和关断时间来稳定输出电压的一种稳压电源，具有转换效率高，体积小,重量轻，控制精度高等优点。

1。

1基本要求输入直流9V-12V,输出5V，5W；开关振荡频率40KHz。

1.2方案设计采用MOSFET作为功率转换元件,MOSFET具有压降小，输入电阻高，动态特性好等特点。

控制方案采用集成电路MC34063单路PWM控制芯片，极大简化电路设计。

第二章开关电源输入与控制部分设计2。

1 开关电源工作原理开关电源是指调整管工作在开关方式，只有导通和截止两个状态，图2-1为工作过程。

基准电压为固定值,由于输入波动或负载变化导致输出电压减小，采样电压将减小，经过比较放大后，脉冲调制电路根据这个误差，提高占空比使输出电压增大.同理,当由于输入波动或负载变化导致输入电压增大时,脉冲调制电路降低占空比使输出电压减小，以此来控制输出电压的稳定。

图2-1 开关电源原理框图2。

2 Buck 调整器的基本工作方式Buck 调整器的基本电路如图2-2所示,晶体管Q1与直流输入电压dc V 串联，通过Q1的开通与关断，在V1处产生方波电压，采用恒频占空比可调的方式（PWM),在V1出产生方波电压，Q1导通时间为on T 。

Q1导通时V1点电压为dc V ，电流通过串接的电感L0流入输出端,Q1关断时，电感L0产生反电动势，使V1点电压迅速下降到0并变负，直至被D1钳位于—0。

8V 。

假设二极管导通压降为0,则V1点电压为矩形波，该方波电压平均值为T T V on dc /。

基于BUCK电路的电源设计BUCK电路是一种常用的电源设计方案，其原理是通过电感压缩稳定输出电压。

在这篇文档中，我们将深入探讨基于BUCK电路的电源设计。

一、介绍电源设计是电子系统设计中至关重要的一部分。

它确保系统能够以稳定的电压供电，从而保证各个电路元件能够正常工作。

BUCK电路是一种常用的降压型DC-DC转换器，广泛应用于各种电子设备中。

二、BUCK电路原理BUCK电路的基本原理是通过控制开关管的导通时间，将输入电压降低到所需的输出电压。

当开关管导通时，电流从输入电压源流向电感和负载。

当开关管截止时，电流通过二极管回路，从电感中平滑输出。

通过调整开关管导通的时间，可以调整输出电压。

三、BUCK电路的设计要点1.选择合适的元件在设计BUCK电路时，需要选择合适的元件，包括开关管、二极管、电感和电容等。

开关管应具有低导通电阻和快速开关速度，以减少功耗和开关损耗。

二极管应具有低压降和快速恢复特性，以提高效率。

电感应具有合适的自感值和饱和电流，以满足输出电流的需求。

电容应具有足够的容值和频率响应，以提供稳定的输出电压。

2.稳压控制稳压控制是BUCK电路设计中的关键问题。

常见的稳压控制方式有电流模式控制和电压模式控制。

电流模式控制通过对电流变化的反馈控制开关管的导通时间，以稳定输出电流。

电压模式控制则通过对输出电压变化的反馈控制开关管的导通时间，以稳定输出电压。

选择合适的稳压控制模式可以提高系统的稳定性和响应速度。

3.过流保护BUCK电路设计中需要考虑过流保护功能。

过流保护可以防止电流过大导致元件损坏。

常见的过流保护方式包括电流限制和短路保护。

电流限制通过控制开关管的导通时间，将输出电流限制在一定范围内。

短路保护则通过在开关管回路中添加短路检测电路，当输出短路时及时切断开关管的导通。

4.过压保护过压保护是BUCK电路设计中的另一个重要问题。

过压保护可以防止输出电压超过设定值导致元件损坏。

常见的过压保护方式包括电压限制和过压检测。

Buck DC/DC变换器芯片的研究与设计的开题报告一、题目：Buck DC/DC变换器芯片的研究与设计二、研究意义：DC/DC变换器作为一种重要的电源转换器件，广泛应用于各种电子设备中。

Buck DC/DC变换器是其中最基本和最常用的一种。

在电子设备中，直流电压转换器的发展得到了广泛的重视，尤其是低压直流电源的研究，使得DC/DC变换器的研究具有很高的实际应用价值。

因此，本文旨在通过研究Buck DC/DC变换器，设计出符合实际应用需求的芯片，为电子设备的发展提供技术支持。

三、主要内容：1. Buck DC/DC变换器的原理、特点和分类。

2. Buck DC/DC变换器的主要应用领域及其在实际应用中的优缺点。

3. Buck DC/DC变换器的电路设计，包括电路拓扑结构设计、功率级参数设计、控制方法及控制器设计等。

4. 采用集成化设计的方法，完成Buck DC/DC变换器芯片设计。

5. Buck DC/DC变换器芯片的系统性能测试与评价。

四、研究方法：1. 关注国内外学术界和工业界对DC/DC变换器的研究现状和最新进展。

2. 探究多种Buck DC/DC变换器拓扑结构以及控制器的特点，并进行性能对比。

3. 通过SPICE仿真软件进行电路测试和优化。

4. 基于CMOS技术，采用集成化设计方法，完成芯片设计。

5. 进行芯片制程工艺设计和流片，完成样片的制作。

6. 进行芯片性能测试和评价。

五、预期成果：完成一种性能优良、成本低廉、适用性广泛的Buck DC/DC变换器芯片。

在芯片的设计、制作和测试方面积累相应的经验，推动我国电源电子领域的发展。

可以发表相关学术论文，提高本人的科研能力和综合素质。