开关电源课程设计
开关电源的设计及计算
开关电源的设计及计算
1.先计算BUCK 电容的损耗(电容的内阻为R buck 假设为350m Ω,输入范围为
85VAC~264VAC,频率为50Hz ,P OUT =60W,V OUT =60W ):电容的损耗:P buck =R buck *I buck,rms 2
I buck,rms =I in,min
1
**32
−c
line t F t c :二极管连续导通的时间
t c =
line
line
F Vpeak
V e F **2)min
(
arcsin *41
π−
=3ms
其
中
:
V min =line
in ch in in in F C D P V V *)1(***2min ,min ,−
−V peak =2*V in,min
其图中的T1就是下面公式中t c
或:V min =η
*)
*21
(
**2**2min ,min ,in c line o in in C t F P V V −−
所以(假设最低输入电压时,输入电流=0.7A):
I buck,rms =I in,min
1**32−c
line t F =0.7*13*50*32−=1.3A P buck =350m*1.32=0.95W
第一步计算电容损耗是为了使用其中的t c 值,电容的容量一般通用范围选2~3μ/W ,固定电压为1μ/W
2.输入交流整流桥的计算(假设V TO =0.7V,R d =70m Ω)
在同一个时间内有两个二极管同时导通,半个周期内两个二极管连续导通I d,rms =
c line in t F I **3min ,=m
开关电源技术课程设计教案大
《开关电源技术》课程设计教学大纲
英文名称:Switching Power Supply Technology
适用专业:电气工程及其自动化
设计周数:2
学分:2
讲授学时:4学时
实验(上机)学时:16学时
一、课程设计的性质、目的和任务:
本课程设计是在学习完《开关电源技术》课程之后进行的一个重要的实践性教学环节,是工程技术应用型人才培养目标的重要组成部分。在教师指导下让学生独立完成,一方面巩固课程知识,加深对理论知识的理解,一方面训练学生综合运作所学的理论知识,掌握一定的设计方法和设计思想,能初步解决一些实际问题;培养学生查阅资料,独立获取新知识、新信息的能力。
课程性质:《开关电源技术课程设计》是一门综合运用电子技术、微机原理、自动控制原理、电力电子技术及仿真技术等课程知识,进行开关电源电路和系统设计的课程,是本专业的一门重要的专业实践课。
目的:培养学生以下几个方面的能力:
1.综合运用所学知识,进行开关电源电路和系统设计的能力。
2.了解与熟悉常用的电力电子电路的电路拓扑、控制方法。
3.理解和掌握常用的开关电源电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法,掌握元器件的选择计算方法。
4.具有一定的开关电源电路及系统仿真实验和调试的能力。
二、课程的教学基本要求
依据以上的教学内容和教学环节,在本课程设计的实施过程中应遵循以下的基本要求:
(一)题目布置和人员配置
依据实验条件,选取合适的课程设计题目,根据学生数量,选取适当的题目数量,以使学生能够得到充分的训练和提高。
(二)学生设计和实验过程中的指导
毕业设计开关电源
毕业设计开关电源
毕业设计开关电源
随着科技的不断发展,电子产品已经成为人们生活中不可或缺的一部分。而这
些电子产品的正常运行离不开电源的供应。在电源中,开关电源作为一种高效、稳定的供电方式,被广泛应用于各类电子设备中。本文将从开关电源的原理、
设计要点以及应用领域等方面进行论述。
一、开关电源的原理
开关电源是一种将交流电转换为直流电供应给电子设备的电源。其工作原理是
通过开关管的开关动作来控制电源的输出电压。开关电源的核心部件是开关管
和变压器。当交流电输入时,变压器将交流电转换为一定频率的高频交流电。
随后,开关管通过不断地开关动作,将高频交流电转换为直流电输出。通过这
样的方式,开关电源能够提供稳定且高效的电源供应。
二、开关电源的设计要点
1. 输入电压范围:开关电源的输入电压范围是设计时需要考虑的重要因素。一
般来说,输入电压范围越宽,适用性就越广。因此,在设计开关电源时,需要
选择合适的电压范围,并采取相应的电路设计措施,以确保电源能够在不同电
压条件下正常工作。
2. 输出电压稳定性:开关电源的输出电压稳定性是影响其性能的重要指标之一。在设计过程中,需要通过合理的电路设计和控制手段,保证输出电压的稳定性。常见的控制手段包括反馈控制和电压调节电路等。
3. 效率和功率因数:开关电源的效率和功率因数也是设计过程中需要考虑的重
要因素。高效率的开关电源能够减少能量的损耗,提高能源利用率。而高功率
因数则能够减少对电网的污染。因此,在设计开关电源时,需要采取相应的措施,提高其效率和功率因数。
4. 过载和短路保护:开关电源在使用过程中,可能会遇到过载和短路等异常情况。为了保护电源和电子设备的安全,需要在设计中考虑相应的过载和短路保
开关电源课程设计
西安石油大学课程设计
电子工程学院自动化专业
班
题目开关电源课程设计
学生
指导老师
二○一三年五月
目录
1.1任务书........................................................3
2.1设计思想及内容................................................4
2.2主电路原理设计................................................4
3.1开关变压器设计................................................4
3.2主要元器件选型................................................4
4.1主电路原理图..................................................6
4.2元器件清单....................................................6
5.1设计总结..................................................... 6 5.2参考文献......................................................6
《电力电子技术》
《电力电子技术》课程设计任务书
2.1设计内容及思想 :
(1)内容:1)输入电压:交流三相380V(1±10%),50Hz ;2)输出电压:额定直流220V ,调节范围为160—280V ;3)输出电流:最大10A ;4)输出纹波:纹波系数不大于0.5%。
开关电源设计(精通型)
开关电源设计
三种基础拓扑(buck boost buck-boost )的电路基础: 1, 电感的电压公式dt
dI L
V ==T
I L
∆∆,推出ΔI =V ×ΔT/L
2, sw 闭合时,电感通电电压V ON ,闭合时间t ON sw 关断时,电感电压V OFF ,关断时间t OFF
3, 功率变换器稳定工作的条件:ΔI ON =ΔI OFF 即,电感在导通和关断时,其电流变化相等。
那么由1,2的公式可知,V ON =L ×ΔI ON /Δt ON ,V OFF =L ×ΔI OFF /Δt OFF ,则稳定
条件为伏秒定律:V ON ×t ON =V OFF ×t OFF
4, 周期T ,频率f ,T =1/f ,占空比D =t ON /T =t ON /(t ON +t OFF )→t ON =D/f =TD
→t OFF =(1-D )/f
电流纹波率r P51 52
r =ΔI/ I L =2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值
ΔI =E t /L μH E t =V ×ΔT (时间为微秒)为伏微秒数,L μH 为微亨电感,单位便于计算 r =E t /( I L ×L μH )→I L ×L μH =E t /r →L μH =E t /(r* I L )都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适,具体见 P53
电流纹波率r =ΔI/ I L =2I AC /I DC 在临界导通模式下,I AC =I DC ,此时r =2 见P51 r =ΔI/ I L =V ON ×D/Lf I L =V O FF×(1-D )/Lf I L →L =V ON ×D/rf I L 电感量公式:L =V O FF×(1-D )/rf I L =V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面:
开关电源制作设计(电路原理图+PCB)
一、工作原理
我们先熟悉一款开关电源的工作原理,该电源可输出5V电压,如图1所示。
1. 抗干扰电路
在电网输入端首先设置一个NTC5D-9负温度系数热敏电阻,作用是保护后面的整流桥,刚开机时热敏电阻处于冷态,阻值比较大,可以限制输入电流,正常工作时,电阻比较小。这样对开机时的浪涌电流起到有效的缓冲作用。
电容CY1、CY2、CY3、CY4用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的不对称杂散信号,电容CX1、CX2用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的对称杂散信号,用电感L1抑制从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的频率相同、相位相反的杂散干扰电流信号。
采用高频特性好的瓷片电容和铁芯电感,实现开关稳压电源电路中的高频辐射不污染工频电网和工频电网上的杂散电磁波不会窜入开关稳压电源电路中而干扰和影响其工作,对高频分量或工频的谐波分量具有急剧阻止通过功能,而对于几百赫兹以下的低频分量近似一条短路线。
图1 开关电源的工作原理图
2. 整流滤波电路
在电路中D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路,把输入的交流电压进行全波整流,然后用C1进行滤波,最后变成直流输出供电电压,为后级的功率变换器供电,整流滤波后的电压约为300V。
3. UC3842供电与振荡
300V的脉动直流电压,此电压经R12降压后给C4充电,供电UC3842的7脚,当C4的电压达到UC3842的启动电压门槛值时,UC3842开始工作并提供驱动脉冲,由6脚输出推动开关管工作。一旦开关管工作,反馈绕组的能量经过D6整流,C4滤波,又供电到UC3842的7脚,这时可以不需要R12的启动了。
开关电源设计步骤
开关电源设计步骤
1.需求分析(100字)
在设计开关电源之前,首先需要明确设计的目标和需求。这包括输出电压、输出电流、输入电压范围、效率要求、输出电流稳定性等。根据不同的需求,确定开关电源的拓扑和参数。
2.电路设计(300字)
在进行电路设计之前,需要选择开关电源的拓扑结构。常见的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic等。根据需求和所选拓扑结构,设计主要电路模块包括开关管、滤波电感、修正电容、输出滤波电容等。
3.电路实现(300字)
根据电路设计确定的电路参数,在电路板上布线,连接各个器件和元件。布线时需考虑到电路的稳定性和抗干扰能力。注意分离高压和低压区域,减少互相干扰。
4.性能评估(200字)
完成电路实现后,需要进行性能评估,检验设计是否满足预期需求。主要评估指标包括输出电压稳定性、负载调整能力、效率、开关频率、静态功耗、温度等。通过测试数据和实际情况进行比较,查找问题和优化空间。
5.优化(200字)
根据性能评估的结果和问题分析,进行电路的优化。优化可以包括改进布线、更换元器件、调整控制策略等。目的是提高电路的性能,使其更加稳定、高效和可靠。
总结:
开关电源设计步骤包括需求分析、电路设计、电路实现、性能评估和优化。通过明确需求,选择合适的拓扑结构,并根据电路设计参数进行电路实现,然后进行性能评估和优化。这些步骤相互关联,需要不断地调整和优化,以得到满足需求的高性能开关电源设计。
开关电源设计手册(看2遍就懂).pdf
开关电源设计⼿册(看2遍就懂).pdf 反激式开关电源变压器设计计
学习培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
⼀、变压器的设计步骤和计算公式:
1.1 变压器的技术要求:
输⼊电压范围;输
出电压和电流值;
输出电压精度;效
率η;磁芯型号;
⼯作频率f;
最⼤导通占空⽐Dmax;
最⼤⼯作磁通密度Bmax;
其它要求。
1.2 估算输⼊功率,输出电压,输⼊电流和峰值电流:
1)估算总的输出功率:P o=V01x I01+V02x I02……
2)估算输⼊功率:P in= P o/η
3)计算最⼩和最⼤输⼊电流电压
V in(MIN)=AC MIN x1.414(DCV)
V in(MAX)=AC MAX x1.414(DCV)技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
4)计算最⼩和最⼤输⼊电流电流
I in(MIN)
=P IN
x V
IN (MAX)
I
in(MAX)
=P
IN
x V
IN (MIN)
5)估算峰值电流:
K P
OUT
I PK = V
IN (MIN)
其中:K=1.4(Buck 、推挽和全桥电路)
K=2.8(半桥和正激电路) K=5.5(Boost ,Buck- Boost 和反激电路)
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
1.3 确定磁芯尺⼨
确定磁芯尺⼨有两种形式,第⼀种按制造⼚提供的图图表表,,按按各各种种磁磁芯芯可传递的能量来选择磁芯,例如下表:表⼀输出功率与⼤致的磁芯尺⼨的关系
输出功率/W MPP环形E-E、E E--L L等等磁磁芯芯
磁芯直径/(in/mm) (每边)/()/(in/mm)in/mm)
开关电源设计设计
开关电源设计设计
开关电源设计
摘要
随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨重的线性电源。电力电子技术的发展,特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展,将开关电源的工作频率提高到相当高的水平,使其具有高稳定性和高性价比等特性。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务。信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求,从而促进了开关电源技术的发展。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。本论文是基于芯片UC3842的小功率高频开关电源系统设计。
关键词开关电源;半桥全桥;高频变压器
- II -
目录
摘要...................................................................................................................... I
第1章绪论 (1)
1.1 课题背景 (1)
1.2 研究的目的及意义 (2)
1.2.1 课题研究的目的 (2)
1.2.2课题研究的意义 (2)
第2章开关电源输入电路设计 (3)
2.1 电压倍压整流技术 (3)
2.1.1 交流输入整流滤波电路原理 (3)
2.1.2 倍压整流技术 (3)
2.2 输入保护器件保护 (4)
开关电源原理与设计-经典(免费)
开关电源原理与设计
世纪电源网-论坛
第一章
开关电源的基本工作原理
1-1.几种基本类型的开关电源
1-2.串联式开关电源
1-2-1.串联式开关电源的工作原理
1-2-2.串联式开关电源输出电压滤波电路
1-2-3.串联式开关电源储能滤波电感的计算
1-2-4.串联式开关电源储能滤波电容的计算
1-3.反转式串联开关电源
1-3-1.反转式串联开关电源的工作原理
1-3-2.反转式串联开关电源储能电感的计算
1-3-3.反转式串联开关电源储能滤波电容的计算
1-4.并联式开关电源
1-4-1.并联式开关电源的工作原理
1-4-2.并联式开关电源输出电压滤波电路
1-4-3.并联开关电源储能电感的计算
1-4-4.并联式开关电源储能滤波电容的计算
1-5.单激式变压器开关电源
1-5-1.单激式变压器开关电源的工作原理
1-6.正激式变压器开关电源
1-6-1.正激式变压器开关电源工作原理
1-6-2.正激式变压器开关电源的优缺点
1-6-3.正激式变压器开关电源电路参数计算
1-6-3-1.正激式变压器开关电源储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算1-6-3-2.正激式开关变压器参数的计算
1-6-3-2-1.变压器初级线圈匝数的计算
1-6-3-2-2.变压器初、次级线圈匝数比的计算
1-7.反激式变压器开关电源工作原理
1-7-1.反激式变压器开关电源工作原理
1-7-2.开关电源电路的过渡过程
1-7-3.反激式变压器开关电源电路参数计算
1-7-3-1.反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算
1-7-3-2.反激式开关变压器参数的计算
开关电源设计
1 绪论
开关电源(Switching Mode Power Supply,英文缩写为SMPS)又称为开关稳压电源,问世后在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。随着全球对能源问题的越来越重视,电子产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低其待机功耗,提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统的线性稳压电源虽然电力结构简单、工作可靠,但它存在着效率低(只有40%~50%)、体积大、铜铁消耗量大,工作温度高及调整范围小等缺点。为了提高效率,人们研究出了开关式稳压电源,它的效率可达85%以上,稳压范围宽;除此之外,还具有稳压精度高的特点,是一种较理想的稳压电源。开关电源具有效率高、体积小、重量轻、应用广泛等优点,现已成为稳压电源的主流产品。正因为如此,开关电源被誉为高效、节能型电源,代表着稳压电源的发展方向,并已广泛应用于各种电子设备中[1]。
1.1 开关电源的特点
1.1.1 开关电源的优点
(1) 功耗小,效率高。晶体管V在激励信号的激励下,它交替地工作在导通—截止和截止—导通的开关状态,转换速度很快,频率一般为50kHz左右,在一些技术先进的国家,可以做到几百或者近1000kHz。这使得开关晶体管V的功耗很小,电源的效率可以大幅度地提高,其效率可达到80%。
(2) 体积小,重量轻。采用高频技术,省掉了体积笨重的工频变压器。由于调整管V上的耗散功率大幅度降低后,又省去了较大的散热片。由于这两方面原因,所以开关稳压电源的体积小,重量轻。
(3) 稳压范围宽。从开关稳压电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的,输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿。这样,在工频电网电压变化较大时,它仍能够保证有较稳定的输出电压。所以开关电源的稳压范围很宽,稳压效果很好。此外,改变占空比的方法有脉宽调制型和频率调制型两种。开关稳压电源不仅具有稳压范围宽的优点,而且实现稳压的方法也较多,设计人员可以根据实际应用的要求,灵活地选用各种类型的开关稳压电源。
开关电源设计步骤_百度文库(精)
开关电源设计步骤
步骤1 确定开关电源的基本参数
①交流输入电压最小值umin
②交流输入电压最大值umax
③电网频率Fl 开关频率f
④输出电压VO(V:已知
⑤输出功率PO(W:已知
⑥电源效率η:一般取80%
⑦损耗分配系数Z:Z表示次级损耗与总损耗的比.值,Z=0表示全部
损耗发生在初级,Z=1表示发生在次级。一般取Z=0.5
步骤2 根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压VFB
步骤3 根据u,PO值确定输入滤波电容CIN、直流输入电压最小值VImin
①令整流桥的响应时间tc=3ms
②根据u,查处CIN值
③得到V imin
步骤4根据u,确定VOR、VB
①根据u由表查出VOR、V B值
②由VB值来选择TV S
步骤5根据V imin和VOR来确定最大占空比Dmax
V O R
D m a x=×100%
V O R+V I m i n-V D S(O N
(正确
①设定MOSFET的导通电压VDS(ON
②应在u=umin时确定Dmax值,Dmax随u升高而减小
步骤6确定初级纹波电流IR与初级峰值电流IP的比值KRP,K RP=IR/IP
步骤7确定初级波形的参数
①输入电流的平均值IA VG
P O
I AV G=
ηV Im in
(正确②初级峰值电流I P
I AV G
I P=
(1-0.5K RP×Dm ax
③初级脉动电流IR
④初级有效值电流IRMS
I R M S=I P√D m ax×(K R P2/3-K R P+1
下面是实测CCM下的Vds电流电压波形,开关管开通时电流并不从0开始上升。
如果按电流的平均值和有效值定义来看,这个梯形面积就是平均值。可参看《有效值定义》文档。
开关电源设计毕业论文
开关电源设计毕业论文
开关电源设计毕业论文
开关电源是一种常见的电源转换装置,其具有高效率、小体积、轻重量等优点,被广泛应用于各种电子设备中。本篇文章将从开关电源的基本原理、设计流程
和优化方法等方面,探讨开关电源设计的关键要点。
一、开关电源的基本原理
开关电源的基本原理是通过开关器件(如MOSFET、IGBT等)的开关操作,将
输入电源的直流电压转换为需要的输出电压。其核心是开关元件的开关频率和
占空比控制。
二、开关电源的设计流程
1. 确定设计需求:根据实际应用需求,确定输出电压、电流、稳定性等参数。
2. 选择开关元件:根据设计需求和预算,选择合适的开关元件,考虑其导通电阻、开关速度等指标。
3. 控制电路设计:设计反馈回路和控制电路,实现对开关元件的开关频率和占
空比的精确控制。
4. 输入输出滤波电路设计:设计输入和输出滤波电路,提高开关电源的稳定性
和抗干扰能力。
5. 保护电路设计:设计过压、过流、过温等保护电路,保证开关电源的安全可
靠性。
6. PCB设计:将以上设计内容转化为实际的PCB布局和线路连接,注意电路的
分布和布线的合理性。
7. 调试和优化:根据实际情况,对开关电源进行调试和优化,提高其性能和效
率。
三、开关电源设计的优化方法
1. 提高开关元件的效率:选择低导通电阻、低开关损耗的开关元件,如采用硅碳化物(SiC)材料的MOSFET。
2. 优化控制电路:采用先进的控制算法,如PID控制算法,提高开关电源的稳定性和响应速度。
3. 降低开关电源的噪声和干扰:合理设计输入输出滤波电路,加入滤波电容和电感等元件,减少电源的纹波和噪声。
开关电源设计入门与实例解析
开关电源设计入门与实例解析
开关电源设计是一项技术艰苦而又复杂的任务,而它仍然是电子领域的主要技术之一,被用于各种用途,从家用电器到军事系统,从消费型系统到工业级应用,甚至包括无人机。计算机、网络和嵌入式应用也非常依赖开关电源。
开关电源由供电设备和模拟控制器组成,它是一个由高频开关技术构成的电路,以改变一种电压的稳定的输出能量来提供一种电压的转换。它的设计是复杂的,因为它必须处理涉及电源、控制、输出稳定性和波形质量的多个问题。
开关电源的设计受到外部电磁干扰和电源波纹影响,这些噪音需要通过滤波器移除。功耗也是设计中的重要参数,其中最重要的是,设计人员必须在器件热损失和效率之间寻求一种最佳的平衡。
开关电源设计师一般需要一个框架来指导他们完成设计。这个框架可以用一系列步骤来组成:
首先,定义目标电路的基本功能需求,包括输入电压、输出电压和功率,及电源的额定工作转换率。
其次,根据输入和输出电压确定简单的开关控制策略,通常采用直流输入、脉宽调制输出的技术。
第三,确定模拟控制回路的架构,并针对特定需求选择正确的滤波器和变换器,以确保其输出电压稳定且施加最小功耗。
最后,做原型,对电源和输出稳定状态进行分析。
本文介绍了开关电源设计入门的基本内容,包括电路构成、噪声
抑制、功耗优化和设计框架等。
本文还介绍了几个实例,以说明开关电源设计的关键要点。例如,一个设计实例,用于将3.3V DC输入信号转换为恒定电压2.5V DC输出,它采用了正常的框架,作为电源分析的起点。它的输入电压为VIN,电流为Iin,额定电压转换率为Vout,最大输出电流为Iout,设计者需要根据输出频率来选择适当的电源开关,并使用低压动失调技术来降低噪声。
开关电源课程设计
[选题1] Buck 变换器设计
1. 输入、输出条件如下:
(1) 输入电压9~15VDC ,输出电压为5.0V(或自己定义),精度优于1%,输出电流为2.0A ;
(2) 效率不小于85%;
(3) 输出纹波电压O U ∆不大于100mV ;
(4) 具有过流、过压保护功能。
2. 设计要求:
(1) 给出关键元件,如电感、滤波电容、开关管、二极管等参数的计算过程(包括完整的计算公式与Excel 计算表格);
(2) 列出可供选择的控制芯片型号,采用主流Buck 控制芯片,并绘制出完整的原理图;
(3) 设计PCB 文件,并制作样机;
写出调试步骤,并给出详细的测试数据。
[选题2] AC-DC 恒压源设计
1. 输入、输出条件如下:
(1) 交流输入电压AC V 为90~265V ,输出电压为15.0V ,精度优于2%,输出电流为1.0A ;
(2) 输入、输出隔离;
(3) 效率不小于85%;
(4) PF 不小于0.85;
(5) 输出电压纹波O U ∆不大于200mV ;
(6) 静态功耗小于200mW 。
(7) 具有过流、过压、输出短路保护功能。
2. 设计要求:
(1) 给出关键元件,如变压器、滤波电容、开关管、二极管等参数的计算过程(包括完整的计算公式与Excel 计算表格);
(2) 确定PWM 控制芯片,并绘制出完整的电原理图;
(3) 设计PCB 文件,并制作样机;
(4) 写出调试要领、步骤,并给出详细的测试数据。
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电气与电子信息工程学院
《电力电子装置设计与制作课程设计报告》
课设名称:开关直流升压电源(BOOST)设计
专业名称:电气工程及其自动化
班级:
学号:
姓名:
指导教师:
课设时间:
课设地点:
电气与电子信息工程学院
《电力电子装置设计与制作》课程设计任务
书
学生姓名:专业班级:
指导教师:工作部门:
一、课程设计题目:
开关直流升压电源(BOOST)设计
二、课程设计内容
根据题目选择合适的输入输出电压进行电路设计,在Protel或OrCAD软件上进行原理图绘制;满足设计要求后,再进行硬件制作和调试。如实验结果不满足要求,则修改设计,直到满足要求为止。
题目:开关直流升压电源(BOOST)设计
主要技术指标:
1)输入交流电压220V(可省略此环节)。
2)输入直流电压在11-12V之间。
3)输出直流电压17V,输出电压纹波小于2%。
4)输出电流1A。
5)采用脉宽调制PWM电路控制。
目录
摘要 (5)
第一章方案选择和方案论证 (7)
1.系统方案设计 (7)
2.方案论证 (7)
第二章主电路计算和器件选择 (8)
1.设计要求 (8)
2.选择开关管的频率 (8)
3.占空比计算 (8)
4.电感的计算(按D=35.29%) (8)
5.电容的计算 (8)
6.电感峰值电流的计算(按D=35.29%) (8)
7.开关管的选择 (8)
8.开关损耗的计算(按D=35.29%) (9)
9.二极管的选择 (9)
10.电阻的计算 (9)
第三章系统功能及原理 (10)
1.系统功能 (10)
2. boost电路工作原理 (10)
第四章各模块的功能和原理 (13)
1. TL494工作原理 (13)
2. 开关频率的计算 (13)
第五章 MATLAB仿真 (15)
1.仿真原理图 (15)
2.仿真结果 (15)
3.仿真结果分析 (16)
第六章实验结果以及分析 (17)
1.实验结果 (17)
2.结果分析 (17)
第七章硬件电路 (18)
1.焊接电路主电路图 (18)
2.焊接电路控制电路图 (18)
3.焊接实物图 (19)
第八章总结 (20)
参考文献 (20)
摘要
提高转换器(升压转换器)是一个DC-to-DC电源转换器的输出电压大于输入电
压。它是一个类的开关电源(smp)至少含有两个半导体(二极管和晶体管)和至少一个储能元件,电容,电感器,或两者的组合。过滤器由电容器(有时结合电感)通常添加到转换器的输出,以减少输出电压纹波。提高转换器的基本原理。开关通常是一个MOSFET、IGBT或者是机器。
概述
电压的提高转换器可以来自任何合适的直流源,如电池、太阳能电池板、整流器和直流发电机。这一过程变化一个直流电压不同的直流电压称为直流直流转换。提高转换器是一个直流对直流转换器的输出电压大于源电压。提高转炉有时被称为一个升压转换器,因为它“步骤”源电压。自(P=VI)必须节约用电,输出电流低于源电流。
历史
为了效率高,smp开关必须打开或关闭快速和较低的损失。的出现,一个商业半导体开关在1950年代代表一个重要的里程碑,让smp如boost变换器成为可能。直流对直流转换器主要是在1960年代早期,当半导体开关已经变得可用。航空航天工业需要小,重量轻,高效的电力转换器导致了转换器的快速发展。
切换系统如smp设计挑战,因为他们的模型依赖于一个开关是否打开或关闭。r·d·麦德布鲁克从加州理工学院在1977年出版的今天使用的模型直流对直流转换器。麦德布鲁克平均每个开关状态的电路配置状态空间平均技术。这简化了两个系统。新模型导致深刻的设计方程,帮助smp的增长。
关键词:斩波电路、BOOST电路
A boost converter (step-up converter) is a DC-to-DC power converter with an output voltage greater than its input voltage. It is a class of switched-mode power supply (SMPS) containing at least two semiconductors (a diode and a transistor) and at least one energy storage element, a capacitor, inductor, or the two in combination. Filters made of capacitors (sometimes in combination with inductors) are normally added to the output of the converter to reduce output voltage ripple.
The basic schematic of a boost converter. The switch is typically a MOSFET, IGBT, or BJT.
Overview
Power for the boost converter can come from any suitable DC sources, such as batteries, solar panels, rectifiers and DC generators. A process that changes one DC voltage to a different DC voltage is called DC to DC conversion. A boost converter is a DC to DC converter with an output voltage greater than the source voltage. A boost converter is sometimes called a step-up converter since it “steps up” the source voltage. Since power () must be conserved, the output current is lower than the source current.
History
For high efficiency, the SMPS switch must turn on and off quickly and have low losses. The advent of a commercial semiconductor switch in the 1950s represented a major milestone that made SMPSs such as the boost converter possible. The major DC to DC converters were developed in the early 1960s when semiconductor switches had become available. The aerospace industry’s need for small, lightweight, and efficient power converters led to the converter’s rapid development.
Switched systems such as SMPS are a challenge to design since their models depend on whether a switch is opened or closed. R. D. Middlebrook from Caltech in 1977 published the models for DC to DC converters used today. Middlebrook averaged the circuit configurations for each switch state in a technique called state-space averaging. This simplification reduced two systems into one. The new model led to insightful design equations which helped the growth of SMPS.