DC-DC_升压稳压变换器设计
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DC-DC升压变换器的设计
科技与创新I Science and Technology & Innovation —文章编号：2095-6835（2021 ） 04 - 0008 - 02{ 2021年第04期］DC-DC 升压变换器的设计** ［基金项目］天津市北辰区科技创新专项项目（编号：KJCX-CXY-2019-12 ）杜艳红，周宏运（天津农学院工程技术学院，天津300384 ）摘 要：变换器作为一种高效的组成开关电源的成分，在随身电子产品、交通以及航天领域有着广泛的前景。
为扩展电源管理系统的应用，设计了一种基于UC3842B 芯片PWM 控制的输入2.7-5 V ,输出24 V 的DC-DC 升压变换器，其具有结构简单、输出稳定、精度高等特点。
在PSIM 环境下测试系统输出稳定，参数整定可行。
关键词：升压变换器；PWM 控制；参数整定；UC3842B 中图分类号：TM46文献标志码：A 随着计算机信息和电子信息技术的高速发展,电力电子 设备与人们的生活联系越来越紧密。
从小型简易携带电子产 品到大型复杂工业工厂机器设备，里面都应用到电源管理技术。
近年来,随着人们对高频率开关变换技术的运用和研究, 开关变换器的建模方法和控制策略受到全世界专家学者的 普遍重视［1］O 如今经济、科技高速发展，对各类电子产品需 求也越来越高。
变换器为电子产品电源集成电路的重要部 分，DC-DC 变换器应具有高可靠性、高效率、高安全性，既经济实惠，又节能环保。
信息时代，人们对DC-DC 电源变换技术要求也日趋提高，稳定高效是人们对变换器要求的 必然趋势［2-3］o1电路结构原理在升压变换器中Boost 斩波电路应用居多，电路由输入储能部分、升压部分和滤波输出部分组成，是最简单的直流升压电路。
设计方面具有结构简单、涉及元器件较少、容易 调试、用途广泛等特点，尤其在直流电动机传动方面一直备 受关注。
拓扑结构如图1所示，当驱动信号V gs 驱动功率开 关管V f 导通时，输入电源V n 通过开关管V f 给升压电感L f储能，此时负载由滤波电容C f 供能。
应用于无线传感器网络的DC-DC升压转换器设计
Ｆ ｇ ４ Ｏｕｔ ｕｔｗａ ｅ ｏ ｍ ｆ Ｐ ｉ ｐ ｖ ｆ ｒ ｏ ＦＭ ｓ ｉ ａ ｏ ｏ ｃｌ ｔ ｒ ｌ
２ ２ 电荷 泵 电路 ．
．
图 ２ ＤＣ Ｄ 升 压 转 换 器原 理 图 －Ｃ
传统的 Ｄｃｓｎ电荷泵 ， ｉ ｏ ｋ 存在 阈值 电压损失和栅氧化层 易击穿的缺点” ， Ｊ不适合 升压转换 器 电路 ， 因此 ， 要一种 需 没有阈值电压损失 ， 避免栅 氧化层击 穿 的高效率 电荷 泵电
１０ ２
传感器与微系统 （ ｒ ｓｕｅ ａｄＭｉ ｏｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ Ｔａ ｄ ｃｒ ｎ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎｌ ｉ ） ｎ ｒ ｅ ｏｅ
２１ ０２年 第 ３ 卷 第 ７期 １
应 用 于 无 线传 感器 网络 的 ＤＣ Ｄ － Ｃ升 压 转 换 器 设计
潘银 松 ， 帅举 ，刘凤 琳 ， 杨 余 华
压 。
ｆ） ｂ 电荷泵型升压转换器
（） ｈｒｅｐ ｍｐｔｐ ｔｐｕ ｏ ｖｇ ｒ ｂ ｃ ａｇ ｕ ｅｓｅ ｐｃｎ ｅ ｅ ｙ
本文提出一种电荷泵结构的两级 Ｄ —Ｃ升压转换 器 ， ＣＤ 可 以将热 电发 电机所产生的低 压升高至集成 电路能正常工
图 １ 升 压 转 换 器 原 理 图
关 键 词 ：热 电 ； Ｃ Ｄ Ｄ —Ｃ升 压 转 换 器 ； 压 ； 功耗 低 低 中 图分 类号 ：Ｔ ４ ２； Ｎ ０ Ｎ ９ Ｔ ４２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ － ７７ ２ １ ） ７０２ －３ ０ ０９ ８ （０２ ０ － １００
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ｆＤＣ・ ＤＣ ｔ ｐ ｕ ｏ ｖ ｒ ｅ ｐ ｌｅ ｎ ｓｅ ｐ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｉ
ｃ ｒｅ ｐｕ ｔｕ ｔ ｒ ｓｐ ｅ ｅ ｅ Ｔｈ ｏ ｖ ｌａ ｅ ｇ ｎ ｒｔ ｄ ｂ ｈａ ｇ ｍｐ ｓｒ ｃｕ ｅ ｉ ｒ ｓ ｎｔｄ． ｅ ｌｗ ｏｔ ｇ ｅ ｅ ａｅ ｙ ＴＥＧ ｓ ｃ ｎ ｅ ｔｄ ｔ ｇ ｒ ｏｔｇ ｈ ｏ ｇ ｉ ｏ ｖ ｒｅ ｏ ｈｉｈ ｗｏ ｋ ｖ ｌａ ｅ ｔｒ ｕ ｈ
２ ２ 电荷 泵 电路 ．
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图 ２ ＤＣ Ｄ 升 压 转 换 器原 理 图 －Ｃ
传统的 Ｄｃｓｎ电荷泵 ， ｉ ｏ ｋ 存在 阈值 电压损失和栅氧化层 易击穿的缺点” ， Ｊ不适合 升压转换 器 电路 ， 因此 ， 要一种 需 没有阈值电压损失 ， 避免栅 氧化层击 穿 的高效率 电荷 泵电
１０ ２
传感器与微系统 （ ｒ ｓｕｅ ａｄＭｉ ｏｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ Ｔａ ｄ ｃｒ ｎ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎｌ ｉ ） ｎ ｒ ｅ ｏｅ
２１ ０２年 第 ３ 卷 第 ７期 １
应 用 于 无 线传 感器 网络 的 ＤＣ Ｄ － Ｃ升 压 转 换 器 设计
潘银 松 ， 帅举 ，刘凤 琳 ， 杨 余 华
压 。
ｆ） ｂ 电荷泵型升压转换器
（） ｈｒｅｐ ｍｐｔｐ ｔｐｕ ｏ ｖｇ ｒ ｂ ｃ ａｇ ｕ ｅｓｅ ｐｃｎ ｅ ｅ ｙ
本文提出一种电荷泵结构的两级 Ｄ —Ｃ升压转换 器 ， ＣＤ 可 以将热 电发 电机所产生的低 压升高至集成 电路能正常工
图 １ 升 压 转 换 器 原 理 图
关 键 词 ：热 电 ； Ｃ Ｄ Ｄ —Ｃ升 压 转 换 器 ； 压 ； 功耗 低 低 中 图分 类号 ：Ｔ ４ ２； Ｎ ０ Ｎ ９ Ｔ ４２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ － ７７ ２ １ ） ７０２ －３ ０ ０９ ８ （０２ ０ － １００
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DCDC升压稳压变换器设计
DCDC升压稳压变换器设计DC-DC升压稳压变换器是一种常见的电源变换器，用于将低压直流电源（如电池）的电压升高为所需的高压输出。
本文将介绍DC-DC升压稳压变换器的设计原理、组成部分及其工作原理，并进行详细的分析和说明。
DC-DC升压稳压变换器设计的主要目标是将输入直流电压升压到所需的输出电压，同时保持输出电压稳定且具有良好的电流调整性能。
为了实现这一目标，设计者需要考虑以下几个方面：1.输入输出电压和电流：首先确定所需输出电压和电流的数值。
根据要求选择相应的元件和电路拓扑结构。
2. 拓扑结构选择：常见的DC-DC升压稳压变换器拓扑结构有Boost、Flyback和SEPIC等。
选择适合的拓扑结构需要考虑功率转换效率、元件数量和输入输出电流等因素。
3.元件参数选择：选择合适的功率开关管、电感、电容和二极管等元件参数。
元件的选择需考虑其工作频率、电流承受能力和输出纹波等因素。
4.控制电路设计：设计合适的开关控制电路，能够实现稳定的输出电压。
常用的控制电路有单片机控制、模拟控制和PWM控制等。
采用合适的控制方法可以保持输出电压的稳定性和动态响应性。
5.保护电路设计：为了保护DC-DC升压稳压变换器和被供电设备的安全，需要考虑过压、过流和短路保护等电路设计。
这些保护电路可以提高系统的可靠性和安全性。
在进行具体的设计时，首先需要确定输出电压和电流的数值要求，并进一步计算电路参数。
然后选择合适的拓扑结构和元件，并设计出合适的控制电路和保护电路。
接下来进行电路仿真和实验验证，对设计结果进行验证和调整，确保电路性能和稳定性。
最后对整个设计过程进行总结和文档记录。
综上所述，DC-DC升压稳压变换器设计是一个复杂而关键的过程，需要考虑多个因素并进行系统性的设计和调试。
通过合理设计和优化，可以得到稳定性好、效率高且尺寸小巧的DC-DC升压稳压变换器。
这些变换器可以广泛应用于各种电子设备和系统中，如移动电源、电动车充电器和太阳能系统等。
电力电子课程设计---MC34063升压DC-DC变换电路
目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1设计内容 (1)1.2设计方案 (1)第二章方案实现及电器件简介 (2)2.1 MC34063 (2)2.1.1 MC34063概述 (2)2.1.2 MC34063升压原理 (4)2.1.3 MC34063外围元件标称含义及计算公式 (4)2.2 1N5819 (5)2.3方案实现 (6)第三章硬件实现及调试 (7)3.1硬件实现 (7)3.2工具选择及测试方法 (8)第四章设计总结 (10)参考文献 (10)第一章课程设计内容与要求分析1.1设计内容1.设计题目MC340563升压DC-DC变换电路设计2.设计要求1）五个题目任选一个，两人一组自行完成。
2) 设计结束学生应撰写报告一份，完成答辩。
3）格式应符合要求。
1.2设计方案1. 设计DC5V输入，输出+6V~+15V可调的DC-DC升压变换电路，电路设计采用MC34063集成电源控制芯片为核心进行设计；2. 输出电压调节范围：+6V~+15V，电流：500mA~100mA范围第二章方案实现及电器件简介2.1 MC340632.1.1 MC34063概述它是一单片双极型线性集成电路，专用于直流-直流变换器控制部分。
片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关，能输出1.5A 的开关电流。
它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器。
MC34063主要特性输入电压范围：2、5～40V输出电压可调范围：1．25～40V输出电流可达：1．5A工作频率：最高可达100kHz低静态电流短路电流限制MC34063引脚图功能1脚：开关管T1集电极引出端；2脚：开关管T1发射极引出端；3脚：定时电容ct接线端；调节ct可使工作频率在100—100kHz 范围内变化；4脚：电源地；5脚：电压比较器反相输入端，同时也是输出电压取样端；使用时应外接两个精度不低于1％的精密电阻；6脚：电源端；7脚：负载峰值电流（Ipk）取样端；6，7脚之间电压超过300mV 时，芯片将启动内部过流保护功能；8脚：驱动管T2集电极引出端。
DC—DC升压开关变换器设计
DC—DC升压开关变换器设计本设计设计了相应的硬件电路，研制了一款小功率开关电源。
整个系统包括主电路、控制电路、驱动电路、保护电路和反馈电路几部分内容。
系统主电路由Boost升压斩波电路和相应的滤波保护电路组成。
控制电路包括主电路开关管控制脉冲的产生和保护电路。
论文具体地介绍了主电路、控制电路、驱动电路等各部分的设计过程，包括元器件的选取以及参数计算。
本设计中采用的芯片主要是PWM控制芯片SG3525、光电耦合芯片PC817和半桥驱动芯片IR2110。
设计过程中充分利用了SG3525的控制性能，具有较宽的可调工作频率，死区时间可调，具有输入欠电压锁定功能和双路输出电流。
标签：SG3525，开关稳压电源，PWM，升压斩波1绪论近年来，随着电力电子学的高速发展，电力供给系统也得到了很大的发展。
同时，人们对电源的要求也越来越高。
在高效率、大容量、小体积之后，对电源系统的输入功率因数和软开关技术也提出了更高的要求。
电源是给电子设备提供所需要的能量的设备，这就决定了电源在电子设备中的重要性。
电子设备要获得好的工作可靠性必须有高质量的电源，所以电子设备对电源的要求日趋增高。
相对于线性稳压电源来说，开关稳压电源的优点更能满足现代电子设备的要求。
但是，由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率，近年来国内外的专家学者提出了众多的电路拓扑，使得软开关技术成为电力电子技术研究的热点。
因此对于现代的开关电源功率交换技术的发展趋势，可以概括为：高频化、高效率、无污染和模块化。
2开关电源概况2.1开关电源基本拓扑结构开关变换器是电能变换的核心装置。
按转换电能的种类，可把变换器分为四类：①直流变换器（DC-DC），将一种直流电能转换为另一种或多种直流电能的变换器，是直流开关电源的主要部件；②逆变器（DC-AC），将直流电能变为交流电能的电能变换器，是交流开关电源和不间断电源UPS的主要部件；③整流器（AC-DC），将交流电转为直流电的电能变换器；④交交变频器（AC-AC），将一种频率的交流电转换成另一种频率可变的交流电，或者将一种频率可变的交流电转变为恒定频率的交流电的电能变换器。
电力电子课程设计--升压式DC_DC变换器设计及其傅立叶分析
电力电子技术课程设计班级：学号：姓名：一课程设计的目的与要求1. 进一步熟悉和掌握电力电子原器件的特性；2. 进一步熟悉和掌握电力电子电路的拓扑结构和工作原理；3. 掌握电力电子电路设计的基本方法和技术，掌握有关电路参数的计算方法；4. 培养对电力电子电路的性能分析的能力；5. 培养撰写研究设计报告的能力。
通过对一个电力电子电路的初步设计，巩固已学的电力电子技术课程的理论知识，提高综合应用能力，为今后从事电力电子装置的设计工作打下基础。
二、题目升压式DC/DC变换器设计及其傅立叶分析三课程设计的内容1. 主电路方案确定2. 绘制电路原理图、分析理论波形3. 器件额定参数的计算4. 建立仿真模型并进行仿真实验5. 电路性能分析：输出波形、器件上波形、参数的变化、谐波分析、故障分析等四、仿真软件的使用1、MA TLABSimulink 是The MathWorks 公司的产品，可在MA TLAB 环境下建立系统框图和仿真的模块库，其功能非常强大，可用于电力电子系统的仿真，模块库中提供了大量的电力电子模型。
其具体使用方法和相关电力电子模型的建立、仿真等请参阅课程设计教材。
目录一、主电路方案的确定及其原理 (4)二、绘制电路原理图及分析理论波形 (4)三、器件额定参数的计算 (7)四、建立仿真模型并进行仿真实验 (8)五、电路性能分析：傅立叶分析 (11)六、小结 (14)七、参考文献 (14)一、主电路方案的确定及其原理在电源ＶＳ与负载之间串接一个通、断控制的开关器件，是不可能使负载获得高于电源电压ＶＳ的直流电压的。
为了获得高于电源电压ＶＳ的直流输出电压ＶＯ，一个简单而有效的办法是在变换器开关管前端插入一个电感Ｌ，如图（ａ）所示。
在开关管Ｔ关断时，利用图（ｃ）中电感线圈Ｌ在其电流减小时所产生的反电动势ｅＬ（在电感电流减小时，ｅＬ＝－ＬｄｉＬ／ｄｔ为正值）与电源电压ＶＳ串联相加送至负载，则负载就可获得高于电源电压ＶＳ的直流电压ＶＯ。
基于TL494的DC-DC升压稳压变换器设计
电力电子技术课程设计报告设计课题：基于TL494的脉宽调制电路应用专业班级：学生学号：学生姓名：指导老师：漳州师范学院物理与电子信息工程系目录一、设计任务要求 (3)二、设计方案分析 (3)2.1、DC-DC升压变换器的工作原理 (4)2.2、DC-DC升压变换器输入、输出电压的关系 (5)2.3、DC-DC变换器稳压原理 (6)2.4、集成脉宽调制控制器TL494介绍 (6)三、主要单元电路设计 (8)3.1、DC-DC升压变换器主回路设计 (8)3.2、DC-DC变换器控制电路设计 (10)四、系统安装与调试 (12)五、总结 (12)六、附录 (13)基于TL494的DC-DC升压稳压变换器设计一、设计任务要求基于TL494设计一个将12V升高到24V的DC-DC变换器。
在电阻负载下，要求如下：1、输出电压U0=24V。
2、最大输出电流I0max=1A。
3、当输入UI=11~13V变化时，电压调整率SV≤2%（在I0=1A时）。
4、当I0从0变化到1A时，负载调整率SI≤5%（在UI=12V时）。
5、要求该变换器的在满载时的效率η≥70%。
6、输出噪声纹波电压峰-峰值U0PP≤1V（在UI=12V，U0=24V，I0=1A条件下）。
7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流设定在1.2A。
二、设计方案分析2.1、DC-DC升压变换器的工作原理DC-DC功率变换器的种类很多。
按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。
非隔离型的DC-DC变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。
下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC变换器的工作原理。
图1（a）是升压式DC-DC变换器的主电路，它主要由功率开关管VT、储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD组成。
电路的工作原理是，当控制信号Vi 为高电平时，开关管VT 导通，能量从输入电源流入，储存于电感L 中，由于VT 导通时其饱和压降很小，所以二极管D 反偏而截止，此时存储在滤波电容C 中的能量释放给负载。
DC-DC设计资料
一般已知的叁数是在25度C 测试得到的，因此，在组件温度Tm 时的开路电压＝44.2 x [ 1-0.004 x ( Tm - 25) ]DC-DC 升压稳压变换器设计一、 设计任务：设计一个将检测到的太阳能电池输出电流升高到开路电压的（76---80%）（大概在7附近）的DC-DC 变换器。
在电阻负载下，要求如下： 1、 输出电压U 0=7。
2、 最大输出电流I 0max =0.31A 。
3、 要求该变换器的在满载时的效率η≥70%。
4、 要求该变换器具有过流保护功能，动作电流I 0(th)设定在1A 。
二、 设计方案分析1、DC-DC 升压变换器的工作原理DC-DC 功率变换器的种类很多。
按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。
非隔离型的DC-DC 变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。
下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC 变换器的工作原理。
图1（a ）是升压式DC-DC 变换器的主电路，它主要由功率开关管VT 、储能电感L 、滤波电容C 和续流二极管VD 组成。
电路的工作原理是，当控制信号V i 为高电平时，开关管VT 导通，能量从输入电源流入，储存于电感L 中，由于VT 导通时其饱和压降很小，所以二极管D 反偏而截止，此时存储在滤波电容C 中的能量释放给负载。
当控制信号V i 为低电平时，开关管VT 截止，由于电感L 中的电流不能突变，它所产生的感应电势将阻止电流的减小，感应电势的极性是左负右正，使二极管D 导通，此时存储在电感L 中的能量经二极管D 对滤波电容C 充电，同时提供给负载。
电路各点的工作波形如图1（b ）。
RLLU 0I I ttttI I I I U (a) DC-DC 变换器主电路图(b) DC-DC 变换器各点工作波形图1 DC-DC 升压式变换器电路及工作波形2、DC-DC 升压变换器输入、输出电压的关系假定储能电感L 充电回路的电阻很小，即时间常数很大，当开关管VT 导通时，忽略管子的导通压降，通过电感L 的电流近似是线性增加的。
升压式DC-DC变换实验系统设计
吉林化工学院毕业设计说明书升压式DC-DC变换实验系统设计Design of Boost DC-DC Converter Experiment System学生学号：08550227学生姓名：王索成专业班级：电气0802指导教师：孙黎、刘刚职称：讲师、副教授起止日期：2012.2.27-2012.6.12吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工学院毕业设计说明书- I -摘 要论述了升压式DC-DC 变换实验系统设计及制作的过程，经理论分析及实验调整设计出了以单片机为核心的控制电路，编制了C430语言控制程序，使用Protel 绘制了印刷电路版图，制作出了原理样机。
升压式DC-DC 变换实验系统主要由MSP430F169单片机系统、LCM12864显示模块、键盘电路、整流滤波电路、升压式DC-DC 变换电路、PWM 驱动电路和输出电压检测电路等构成。
该系统将220V 交流电经降压变压器变换后转换成18V 交流电，通过整流滤波转换成为直流电作为升压式DC-DC 变换电路的E ，然后单片机会根据操作者设定的电压值来调整PWM 的脉宽来调节输出电压O U ，同时单片机也会根据输出电压检测电路对输出电压的采样值来进一步调整输出电压O U ，从而保证系统在电源电压波动或者负载变化时能及时调整输出电压O U 的稳定。
本系统电压输出范围20-40V ，同时能够在液晶显示器上显示设定值电压和实际的输出电压值。
通过对原理样机进行检验，达到了设计的要求。
关键词：DC -DC 变换；MSP430F169；PWM升压式DC-DC变换实验系统设计AbstractThis paper discusses the design and production process of boost DC-DC converter system design. Through theoretical analysis and experimental adjusted, designing control circuit based on single-chip microcomputer as the core components, and C430 language of control procedures, mapping the printed circuit diagram by Protel and making a prototype. The boost DC-DC converter system design is made of MSP430F169, LCM 12864display, keyboard circuit, resistance of rectifier-filter circuits, boost chopper circuit, PWM driving circuit, out voltage detection circuit and so on. The system will be 220V AC by the transform of the step-down transformer to convert 18V AC rectifier filter to convert DC as a step-up DC-DC conversion circuit, and then the microcontroller according to the voltage value set by the operator to adjust the PWM pulse width to regulate the output voltage, the microcontroller will be based on the output voltage detection circuit to adjust the output voltage sampling value of the output voltage, thus ensuring the system time to adjust the output voltage stable power supply voltage fluctuations or load changes. The voltage output range of the system is 20-40V, at the same time it makes set value and the actual value of the output voltage display on the LCM 12864display. It meets the design requirements after the inspection of the prototype.Key Words：DC-DC converter；MSP430F169；PWM- II -吉林化工学院毕业设计说明书目录摘要 (I)Abstract ..............................................................................................................................................I I 第1章绪论. (1)1.1 课题背景和意义 (1)1.2 DC-DC变换器的定义及分类 (1)1.3 DC-DC变换器的基本工作原理 (1)1.3.1 降压斩波电路 (1)1.3.2 升压斩波电路 (3)1.4 课题要求及系统框图设计 (5)第2章MSP430F169单片机系统设计 (6)2.1 MSP430F169单片机的简介 (6)2.1.1 MSP430 单片机的发展 (6)2.1.2 MSP430F169单片机结构及特点 (7)2.1.3 MSP430F169单片机引脚说明 (8)2.2 单片机小系统设计 (9)2.3 显示器LCM12864简介 (10)2.3.1 中文图形液晶显示模块主要特性 (10)2.3.2 模块的硬件说明 (11)2.3.3 操作时序 (11)2.3.4 初始化流程 (13)2.4 键盘电路设计 (14)第3章升压式DC-DC变换电路设计 (15)3.1 整流滤波电路的设计 (15)3.2 升压式DC-DC转换电路的设计 (15)3.3 PWM驱动电路 (16)3.4 输出电压检测电路 (17)第4章软件流程设计 (18)4.1 IAR Embedded Workbench IDE软件使用 (18)4.1.1 IAR Embedded Workbench IDE 简介 (18)4.1.2 IAR Embedded Workbench IDE 操作步骤 (18)4.2 反馈调节设计 (18)- III -升压式DC-DC变换实验系统设计4.3 主程序 (18)4.4 看门狗中断子程序 (19)4.5 定时器A中断子程序 (20)第5章印刷电路板设计 (21)5.1 印刷电路板基本概念 (21)5.2 印刷电路板布线 (23)5.3 印刷电路板图设计 (25)5.3.1 电路原理图设计 (25)5.3.2 印刷电路板设计 (26)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)- IV -吉林化工学院毕业设计说明书- 1 -第1章 绪论1.1 课题背景和意义DC-DC 直流变换作为开关电源的一个重要组成部分，广泛应用于工业生产、家用电器、计算机、航天卫星、军事科研等领域中，用于对电能进行转换、加工和调节。
DC—DC变换器-10页精选文档
DC-DC升压稳压变换器设计一、设计任务：设计一个将12V升高到24V的DC-DC变换器。
在电阻负载下，要求如下：1、输出电压U0=24V。
2、最大输出电流I0max=1A。
3、当输入U I=11~13V变化时，电压调整率S V≤2%（在I0=1A时）。
4、当I0从0变化到1A时，负载调整率S I≤5%（在U I=12V时）。
5、要求该变换器的在满载时的效率η≥70%。
6、输出噪声纹波电压峰-峰值U0PP≤1V（在U I=12V，U0=24V，I0=1A条件下）。
7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流I0(th)设定在1.2A。
二、设计方案分析1、DC-DC升压变换器的工作原理DC-DC功率变换器的种类很多。
按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。
非隔离型的DC-DC变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。
下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC变换器的工作原理。
图1（a）是升压式DC-DC变换器的主电路，它主要由功率开关管VT、储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD组成。
电路的工作原理是：当控制信号V i为高电平时，开关管VT导通，能量从输入电源流入，储存于电感L中，由于VT导通时其饱和压降很小，所以二极管D反偏而截止，此时存储在滤波电容C 中的能量释放给负载。
当控制信号V i 为低电平时，开关管VT 截止，由于电感L 中的电流不能突变，它所产生的感应电势将阻止电流的减小，感应电势的极性是左负右正，使二极管D 导通，此时存储在电感L 中的能量经二极管D 对滤波电容C 充电，同时提供给负载。
电路各点的工作波形如图1（b ）。
图1 DC-DC 升压式变换器电路及工作波形 2、DC-DC 升压变换器输入、输出电压的关系假定储能电感L 充电回路的电阻很小，即时间常数很大，当开关管VT 导通时，忽略管子的导通压降，通过电感L 的电流近似是线性增加的。
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4、集成脉宽调制控制器 TL494 介绍
TL494 集成电路内部电路如图 3 所示，它由振荡器、D 触发器、
死区时间比较器、PWM 比较器、两个误差放大器、5V 基准电压源和
两个驱动三极管等组成。当 TL494 正常工作时，输出脉冲的频率取
决于 5 脚和 6 脚所接的电容和电阻，表达式为 f ≈ 1.1 RT CT ，在电容
器输出脉冲占空比 q 的变化（减小），结果可使输出电压保持稳定。
反之，当输入电压减小时，PWM 控制器输出脉冲占空比 q 也自动变
化（增大），输出电压仍能稳定。
iL L
+ U I Vi
_
iD D
id
C VT
+
R1
U0
取样
RL
_ R2
脉宽调制 控制电路
比较 放大
参考 电压
图 2 DC-DC 升压稳压电路的组成
方式 DC-DC 变换器。由于目前已经有各种型号的集成 PWM 控制器，
所以 DC-DC 变换器普遍采用 PWM 控制方式。
图 2 是 DC-DC 升压稳压变换器的原理图，它主要有取样电路、比
较放大、PWM 控制器和 DC-DC 升压变换器组成。其稳压原理是，
假如输入电压 UI 增大，则通过取样电阻将输出电压的变化（增大） 采样，和基准电压相比较通过比较放大器输出信号去控制 PWM 控制
DC-DC 升压稳压变换器设计
一、 设计任务：设计一个将 12V 升高到 24V 的 DC-DC 变换器。在 电阻负载下，要求如下：
1、 输出电压 U0=24V。 2、 最大输出电流 I0max=1A。 3、 当输入 UI=11~13V 变化时，电压调整率 SV≤2%（在 I0=1A 时）。 4、 当 I0 从 0 变化到 1A 时，负载调整率 SI≤5%（在 UI=12V 时）。 5、 要求该变换器的在满载时的效率η≥70%。 6、 输出噪声纹波电压峰-峰值 U0PP≤1V（在 UI=12V，U0=24V，
TL494 内部包含两个误差放大器，若两个误差放大器的反相输入 端 2、15 脚的参考电位一定，当它们的同相输入端电位升高时，输出 脉冲的宽度变窄；反之脉冲宽度变宽。所以一般将两个误差放大器的 同相和反相输入端分别接到基准信号和反馈信号，使系统完成闭环控 制，实现控制对象的稳定。在实际使用中，常利用 TL494 内部基准 电源向外提供+5V 基准参考电压，再通过电阻分压网络给误差放大器 提供基准电位。
增加的。即：iL
=
I LV
+ UI L
⋅ t ，其中
ILV 是流过储能电感电流的最小值。
在开关管
VT
导通结束时，流过电感
L
的电流为： I LP
=
I LV
+ UI L
⋅ TON ，
iL
的增量为 U I
L
⋅ TON
。在开关管
VT
关断时，续流二极管
D
导通，储能
电感
L
两端的电压为 uL
=U0
−UI
=
L diL dt
1.8 0.00047
— — —
30 0.001
UCC-2.0 0.3 10 500 10
振荡频率
1.0
40
300
单位
V V
mA
V mA mA kΩ μF kHz
三、 主要单元电路设计 1、DC-DC 升压变换器主回路设计
该升压电路结构选择图 1 所示的电路。该变换电路设计主要是确定
关键元件：输出滤波电容 C、电感 L、开关管 VT 和二极管 D。
UI
图 4 DC-DC 升压稳压电路
四、系统安装与调试 1、首先将由 TL494 组成的控制电路按图 4 在面包板上插接或在实验 板上焊接起来（此时主回路先不接入）。 2、检查无误后，假如+12V 电源。1 脚和 16 脚通过电阻接地，用示 波器观察 9、10 脚连接点的输出脉冲的波形，由于反馈信号没有引入， 此时输出脉冲信号的脉宽最大；测量脉冲信号的频率是否为 50kHz； 同时调节电位器 RP2，使 15 脚电位等于 2.2V。 3、上述控制电路调试正确后，将 DC-DC 升压变换器主回路接入，在 负载 RL 情况下，接通输入 12V 直流电源，调节电位器 RP1，使输出 电压 U0 等于 24V。 4、将电阻为 50Ω/100W 的可变电阻接入到变换器的输出端，调节电 阻大小，使输出电流大小等于 1A，然后分别对变换器的性能指标进 行测试。 5、过流保护测试。当逐渐增大输出电流时，用示波器观察 PWM 控 制器输出脉冲的变化情况，同时测量输出电压的变化。
U
2 I
(U
0
−UI
)
1.4
f
⋅
U
2 0
⋅
I0
，在开关频率选择
50kHz
和给
定的条件及要求下，计算电感量为 42μH，实际选择 100μH/2A 的 电感。电感可以买成品也可自己绕制。
（3） 开关管的选择 开关管 VT 在电路中承受的最大电压是 U0，考虑到输入电压波动 和电感的反峰尖刺电压的影响，所以开关管的最大电压应满足＞ 1.1×1.2U0。实际在选定开关管时，管子的最大允许工作电压值还 应留有充分的余地，一般选择（2~3）1.1×1.2U0。开关管的最大 允许工作电流，一般选择（2~3）II。开关管的选择，主要考虑开 关管驱动电路要简单、开关频率要高、导通电阻要小等。本设计 选择 N 沟道功率场效应管 IRF3205，该器件的 VDSM=55V，导通电 阻仅为 8mΩ，IDM=110A，完全满足设计要求。 （4） 续流二极管的选择 在电路中二极管最大反向电压为 U0，流过的电流是输入电流 II， 所以在选择二极管时，管子的额定电压和额定电流都要留有充分 大的余地。另外选择续流二极管时还要求导通电阻要小，开关频 率要高，一般要选用肖特基二极管和快恢复二极管。本设计选用 MBR10100CT，其最大方向工作电压为 100V，最大正向工作电流 为 10A，完全满足设计要求。 2、DC-DC 变换器控制电路设计 DC-DC 变换器控制电路选用集成 PWM 控制器 TL494 构成，调制 脉冲的频率选择 50kHz，选择振荡电容 CT 为 1000pF，电阻 RT 为 22kΩ
I0=1A 条件下）。 7、 要求该变换器具有过流保护功能，动作电流 I0(th)设定在 1.2A。
二、 设计方案分析 1、DC-DC 升压变换器的工作原理
DC-DC 功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来 分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的 DC-DC 变换器又 可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的 DC-DC 变换 器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。 下面主要讨论非隔离型升压式 DC-DC 变换器的工作原理。
图 1（a）是升压式 DC-DC 变换器的主电路，它主要由功率开关 管 VT、储能电感 L、滤波电容 C 和续流二极管 VD 组成。电路的工
作原理是：当控制信号 Vi 为高电平时，开关管 VT 导通，能量从输入 电源流入，储存于电感 L 中，由于 VT 导通时其饱和压降很小，所以 二极管 D 反偏而截止，此时存储在滤波电容 C 中的能量释放给负载。 当控制信号 Vi 为低电平时，开关管 VT 截止，由于电感 L 中的电流不 能突变，它所产生的感应电势将阻止电流的减小，感应电势的极性是 左负右正，使二极管 D 导通，此时存储在电感 L 中的能量经二极管 D 对滤波电容 C 充电，同时提供给负载。电路各点的工作波形如图 1 （b）。
L
电感的峰值电流不大于其最大平均电流的 20%，以免使电感饱和；同 时流过电感中的电流最小值也应大于或等于零。实际设计时，选择电
感电流的增量
∆I = U I TON L
≤ 1.4I I
，所以
L ≥ U I TON 1.4I I
≥ U I (U 0 − U I )
1.4 U 0 I0 UI
⋅
f
⋅U0
≥
=
I0
U0 UI
T = I 0 TOFF
= I LV ，即从
电源取出的平均电流也就是流入电感的平均电流。
电感电流的纹波分量是三角波，在 TON 期间，电流的增量为
+ ∆I = U I TON L
；在
TOFF
期间，电流将下降，其减少量为
− ∆I = (U 0 − U I )TOFF ；在稳态下， + ∆I = −∆I 。在选择△I 时，一般要求
（1） 输出滤波电容的选择
假如输出滤波电容 C 必须在 VT 导通的 TON 期间供给全部负载电
流，设在 TON 期间 C 上的电压降≤△U0，△U0 为要求的纹波电压。
则C
≥
I0
TON ∆U 0
，又因为 TON
=
U0 −UI U0
T
，所以
C ≥ I 0 (U 0 − U I ) ，选择开
f ⋅U 0 ⋅ ∆U 0
即可满足要求。脉冲采用单端输出方式，将 13 脚接地，为了提高驱 动能力，从内部三极管的集电极输出，并将两路并联，即将 8、11 脚 并联接电源（即输入电压 UI），9、10 脚并联，该端即为脉冲输出端。 为了保证输出电压 U0 稳定，要引入负反馈，即通过取样电阻 R1、R2、 RP1 将输出电压反馈到 TL494 内部误差放大器的同相输入端（1 脚）， 误差放大器的反相输入端（2 脚）接一参考电压，图中由电阻 R3、R4、 RP2 组成；当输出电压增高时，反馈信号和参考电压比较后，误差放 大器的输出增大，结果使输出脉冲的宽度变窄，开关管的导通时间变 短，输出电压将保持稳定。图中连接在误差放大器 2 脚和 3 脚之间的 电阻和电容是构成 PID 调节器，目的是改善系统的动态特性。在给定 参数下，调节 RP2 使 15 脚电位等于 2.2V，然后调节 RP1 即可调节输出 电压值。