降压型DCDC开关电源的研究与设计
开关直流降压电源(BUCK)设计
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。
基于UC3842的降压型DC-DC设计
基于UC3842的降压型DC-DC设计设计课题：基于UC3842的降压型DC-DC设计专业班级： B120409 学生姓名：*** *9指导教师： *设计时间： 2014年12月18日目录摘要： (3)关键词: (3)一、系统设计 (3)1.1 系统设计要求 (3)1.2系统设计框图 (3)二、硬件电路设计 (4)2.1 输入模块 (4)2.2 输出模块 (5)2.3 UC3842外围电路 (5)2.4反馈电路 (6)2.5开关管控制电路 (7)三、重要元件简介 (7)3.1 UC3842 (7)3.2 PC817 (9)3.3 TL431 (10)四、计算 (11)4.1 续流二极管的选择 (11)4.2 R6--R10 (11)五、原理图、电路板及PCB图 (12)5.1 原理图 (12)5.2 电路板 (12)5.3 PCB图 (13)六、测试结果及结果分析 (13)6.1测试结果 (13)6.2 测试结果分析 (14)七、结论与心得 (15)基于UC3842的降压型DC-DC设计摘要：为了研究基于UC3842的直流降压斩波电路，选择了以UC3842为脉宽控制核心的15V到8V的降压变换为实例，详细的说明UC3842的用法，外围电路设计，以及反激直流变换器的直接降压斩波工作原理。
该方案里的UC3842可以直接驱动开关管，向负载提供电能。
为了整体电路的稳定，又在输出端添加由TL431和PC817组成的反馈电路，对输出电压采样，把输出电压反馈给UC3842，通过内部比较器，自动的调节脉宽，调节输出电压，以达到稳定。
关键词:UC3842 反馈电路滤波一、系统设计1.1 系统设计要求表1 系统要求1.2系统设计框图本设计采用的是一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片UC3842。
该脉宽调制器能产生频率固定而脉冲宽度可以调节的驱动信号，控制大功率开关管的通断状态来调节输出电压的大小，达到稳压目的，锯齿波发生器提供恒定的时钟频率信号，利用误差放大器的电压测定比较器形成电压闭环，利用电流测定、电流测定比较器构成电流闭环，在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节驱动信号的占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
高效电感式降压型DCDC电源管理芯片的设计
背景
电感式降压型DCDC电源管理芯片通过转换输入电压为所需的输出电压，为负 载提供稳定可靠的电源。其基本工作原理是：输入电压经电感器和开关管组成的 电路进行降压和整流，再经过输出滤波器平滑输出电压，实现稳定的输出。电感 式降压型DCDC电源管理芯片具有负载响应速度快、效率高、体积小、寿命长等优 点，已成为现代电子设备中的关键组件。
在实际应用中，可能还需要根据具体需求进行适当调整和优化，例如进一步 减小体积、提高效率、增强可靠性等。总之，本次演示对电流控制模式PWM降压 DCDC转换器的设计进行了详细阐述和实验验证，为相关领域的研究和应用提供了 有益的参考和借鉴。
谢谢观看
4、保护功能：考虑选择具有过压、过流、过温等保护功能的芯片，以提高 系统的安全性和稳定性。
5、价格：在满足性能要求的前提下，选择价格适中、性价比高的芯片。
电路设计
电感式降压型DCDC电源管理芯片的电路设计要点包括：
1、电感选择：根据输出电流和磁芯材料选择合适的电感值和额定电流。电 感值直接影响电路的滤波效果和输出电压的稳定性。
3、根据实际应用需求，调整电阻分压网络的阻值，以产生合适的偏置电压。
电路实验
通过搭建实验电路，验证电流控制模式PWM降压DCDC转换器的设计正确性。 在实验中，使用测试电路来检测输出电压和电流，使用示波器来观测PWM信号的 波形，使用万用表来测量电阻分压网络的阻值。通过改变输入电压或负载电阻来 观察输出电压的变化情况，从而验证转换器的稳定性和可靠性。
引言
随着电子技术的飞速发展，各种电子设备对电源的需求日益多样化。其中， 降压DCDC转换器作为一种重要的电源转换器，能够将输入的直流电压转换成较低 的直流电压，以满足各种设备的电源需求。而电流控制模式PWM降压DCDC转换器 具有更高的效率和控制精度，因此在实际应用中具有重要意义。
降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作实验报告
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：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。
DC TO DC 降压电源设计
DC TO DC 降压电源设计随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源 . 同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间 . 但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便.为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路.一设计指标：(1)一路输入DC 24V 2A四路输出DC (1) 3.3V 1A;DC (2) 5.0V 1A;DC (3) +15V 0.25A;DC (4) -15V 0.25A.(2)电源外形要求：长：150mm;宽：50mm;高：30mm.根据该要求,电路选用电感不得过大，高度不得超过30mm，则选用芯片开关频率不得小于100KHz(3)电源保护电路二选用芯片DC TO DC 芯片：3.3V输出芯片LM1765-3.3；5.0V输出芯片LM1765-5；+/-15V双输出芯片LM1961.附：LM1765和LM1961开关频率均为2MHz三设计原理图（1）电源设计总框图（2）3.3V输出原理图根据LM1765芯片的接入规则，布置外围元件。
上图中Q6，Q7，R9，R10，R11为限流保护电路，当输出电流超过1A 时，电路自动断开（3）5.0V输出原理图原理同上所述（4）+/-15V输出原理图将上一步输出的5.0V电流接入到LM1961中，在LM1961中利用自激震荡电路产生交流电，再通过变压器输出两个电流，随后通过整流得到+/-15V的输出电流。
降压型DCDC开关电源的研究与设计
降压型DC/DC开关电源的研究与设计摘要：随着开关电源技术的迅速发展，DC/DC开关电源已在通信、计算机以及消费类电子产品等领域得到了广泛应用。
近年来，电池供电便携式设备的需求越来越大，对DC/DC开关电源的需求也日益增大，同时对其性能要求也是越来越高。
本文设计了一款降压型DC/DC开关电源电路。
首先详细的分析和阐述了降压型转换器的电路拓扑和工作原理，根据系统性能设计了电路的整体框图。
然后对电路的各个模块进行了分析和设计，包括输入电路，降压电路和显示电路。
通过Protues 和SwitcherPro 仿真工具对整体电路都进行了仿真验证，结果表明该电路工作稳定，各项指标都达到了设计要求。
具有7V-40V 电源电压输入范围，输出电压在1V-20V 之间连续可调，转换效率达到85％以上。
该电路可满足小封装要求，可应用在单片机以及USB 电源等便携式电子产品中。
关键词：开关电源；降压型；DC/DC转换Buck type DC/DC switch power supply research and designAbstract ：With the rapid development of the switching power supply technology, the DC/DC switching power has already obtained the widespread application in domains such as communication, computer, and consumptive electronics. In recent years, the demand for portable equipment with battery power supply is growing increasingly, so does the DC/DC switching power, thus, its performance is required to become better and better.A buck DC/DC switching power circuit was presented in this paper. First, a buck converter topology and its principle were analyse in details, and the overall circuitry frame was introduced. Then each module of the circuitry was analyzed and designed, including the input circuitry, the voltage down circuitry, and the display circuitry.By means of simulation tools,e.g. Protues and SwitcherPro, the whole circuitry was simulated and verified. The results show that this circuitry worked stably and every design index met the design requirements. The conversion efficiency reached to 85% with the input voltage range from 7V to 40V and the output votage range from 1V to 20V. This circuitry met the requirement of small package, and could be applied to portable electronic products, such as MCU and USB power supply.Key words：Switching Power Supply ； Buck ； DC/DC switch目录1 开关电源现状及前景 (1)1.1 国内外开关电源的发展状况 (1)1.2 国内开关电源的发展状况 (1)1.3 开关电源发展前景 (1)1.4 本论文主要工作目的 (2)2 开关电源基础理论 (3)2.1 稳压电源简介 (3)2.2 隔离型开关电源简介 (3)2.3 非隔离型开关电源理论基础 (4)2.4 开关电源的基本构成 (5)2.5 开关电源的基本工作原理 (6)2.6 开关电源的优缺点 (7)2.7 开关电源的电路拓扑结构 (8)3 DC/DC降压型开关电源设计...................................................................................133.1 DC/DC降压电路的设计 (13)3.2 交流电压转换电路 (15)3.3 整流电路 (15)3.4 滤波电路 (16)3.5 AD转换电路 (17)3.6 数字显示 (19)4电源电路仿真...........................................................................................................204.1 电源电路输出电压波形仿真 (20)4.2 电源转换效率仿真与稳定性仿真 (21)[参考文献]..................................................................................................................23致谢 (24)1 开关电源现状及前景1.1 国内外开关电源的发展状况电源管理芯片市场的品牌构成仍是国外厂商处于领先地位，市场排名前十的企业无一例外全部为外资企业，其中美国厂商优势明显。
降压型DCDC开关电源的研究与设计
降压型DCDC开关电源的研究与设计首先，需要了解降压型DC-DC开关电源的基本原理。
其主要由输入滤波电路、开关管、开关变压器、输出滤波电路、反馈控制电路等组成。
输入电压经过滤波电路后，进入开关管，通过开关管进行开关操作，使得电源的输出电压可以通过调节开关管的开关频率和占空比来实现。
在进行降压型DC-DC开关电源的设计之前，首先要确定电源的输出电压和电流需求，以及工作环境的条件。
然后，根据需求选取合适的开关器件、电感器件和滤波电容等元器件。
接下来，需要进行开关电源的拓扑结构设计。
常见的拓扑结构有降压型Buck拓扑、降压-升压型Boost拓扑和降压-升压-反向型Buck-Boost 拓扑等。
选择合适的拓扑结构要考虑其转换效率、稳定性和成本等因素。
然后，进行开关电源的参数设计。
这包括选取合适的开关频率和占空比，以及根据输出电压和电流计算所需的电感和电容值。
同时，也需要考虑输出电压的稳定性和负载能力等因素，进行合理的设计。
在进行设计时，还需要考虑开关电源的保护措施。
例如过电流保护、过温保护和短路保护等。
这些保护措施能够提高开关电源的可靠性和安全性。
最后，进行开关电源的电路仿真和实验验证。
通过电路仿真软件进行电路性能分析，以及通过实验验证来检验设计的正确性和可行性。
总之，降压型DC-DC开关电源的研究与设计是一个综合性的工程，需要充分考虑电路的性能要求、拓扑结构的选择、参数设计和保护措施的考虑。
通过科学合理的设计，可以实现高效、稳定和可靠的降压型DC-DC开关电源。
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。
图1 降压变换器原理图当施加输入直流电压Ui后，降压型电路需经过一段较短时间的暂态过程，才能进入到稳定工作状态。
基于反激电路的DC-DC降压开关电源设计
北京工业大学毕业设计（论文）摘要针对晶体管串联提供稳压电源的具有体积很大而且笨重的工频变压器，体积和重量都很大的滤波器，占用较大空间，质量较大，效率较低不适用现在电子技术的发展的的缺点，提出了发展新型电源的意见。
为了能够适用电力电子越小型化、轻型化的要求，开关电源随之出现。
开关电源采用功率半导体作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空来调整输出电压，因为开关电源是直接对电网电压进行整流、滤波、调整，不需要电源变压器，工作频率高，滤波电容小、电感小，所以体积相对较小，而且开关电源的功耗较低，对电网的适用能力强，所以开关电源的应用逐渐取代了传统的电源。
开关电源的发展促使了电力电子器件朝着轻薄化的发展，开关电源有多种拓扑结构，选择合适的拓扑结构，合适的器件，是设计开关电源的重中之重。
反激式开关电源因其结构和成本方面的优势在小功率电源领域有着不可替代的作用，是小功率供电电源的首选。
关键字：开关电源；拓扑结构；变压器; 稳压管IABSTRACTSeries to provide power supply for the transistor with large and bulky size-frequency transformers, size and weight are great filters, occupy a larger space, the quality of larger, less efficient not apply to the development of electronic technology is now the paper proposed the development of new power views.In order to apply more power electronics miniaturization and light requirements, switching power supply soon.Switching power supply using power semiconductor devices as switches, through periodic on-off switch, control switch to adjust the air component of the total output voltage, because switching power supply is directly rectified mains voltage, filter, adjustment, no power transformer, high frequency, filter capacitance, inductance is small, so relatively small size, low power consumption and switching power supply on the application of strong power, so switch power gradually replaced the traditional power.Switching power supply prompted the development of power electronic devices toward the light of the development of a variety of switching power supply topology, select the appropriate topology, the appropriate device, is the top priority of switching power supply design. Fly back type switch power supply plays a role that cannot be replaced because of its structure and low cost, it can be the best choice for low power source.Keywords：switch power supply;Topology Structure;Transformer; stabilivolt目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................... I I 第一章绪论.................................................... - 4 -1.1 课题的背景以及选题意义................................. - 4 -1.2 本课题的主要研究内容................................... - 5 - 第二章主电路的选择以及原理.................................... - 6 -2.1 开关电源的几种基本的拓扑结构........................... - 6 -2.1.1 Buck电路......................................... - 6 -2.1.2 Boost电路........................................ - 7 -2.1.3 Buck-boost电路................................... - 8 -2.2 主电路拓扑结构的选择................................... - 9 -2.2.1 电路拓扑结构选择要注意的问题..................... - 9 -2.2.2 基本拓扑结构的对比............................... - 9 -2.2.3 主电路拓扑结构的选择............................ - 10 -2.3 单端反激电路.......................................... - 11 -2.3.1 单端反激电路的基本原理.......................... - 11 -2.3.2 单端反激电路的工作波形图........................ - 12 -2.4 本章小结.............................................. - 12 - 第三章控制电路的选择及原理................................... - 13 -3.1 控制电路.............................................. - 13 -3.1.1 电压型集成控制电路.............................. - 13 -3.1.1 电流型集成控制电路.............................. - 14 -3.2 UC3843的原理及参数 ................................... - 15 -3.3 UC3843工作描述 ....................................... - 17 -3.4 本章小结.............................................. - 19 - 第四章 DC-DC开关电源整体设计................................. - 20 -4.1 DC-DC开关电源的框图设计 .............................. - 20 -4.2 DC-DC开关电源中主要元器件 ............................ - 21 -4.2.1 功率开关晶体管.................................. - 21 -4.2.2 光电耦合器...................................... - 23 -4.2.3 TL431 ........................................... - 25 -4.2.4 变压器.......................................... - 25 -4.3 本章小结.............................................. - 26 - 第五章 Protel电路仿真....................................... - 27 -5.1 Protel软件 ........................................... - 27 -5.2 电路原理图............................................ - 27 -5.3 PCB版图 .............................................. - 28 -5.4 本章小结.............................................. - 28 - 第六章电路板的调节........................................... - 29 -6.1 工作状态波形图........................................ - 29 -6.2 本章小结.............................................. - 32 - 第七章电路板的焊接........................................... - 33 -6.1 电路板焊接方法........................................ - 33 -6.2 电路板焊接注意事项................................... - 33 -6.3 本章小节............................................. - 34 - 第八章总结................................................... - 35 -参考文献....................................................... - 36 - 致谢........................................................... - 37 - 附录电路图.................................................... - 38 -第一章绪论1.1 课题的背景以及选题意义开关电源的前身是线性稳压电源。
一种同步降压型DC_DC开关电源IC的设计
同步降压型DC/DC 开关电源设计一、引言电源是一切电子设备的动力心脏，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标。
它分为线性电源和开关电源两种，开关电源又分为AC/AC 电源、DC/DC 电源、AC/DC 电源、DC/AC 电源。
开关电源以其效率高、体积小等优点，在通信、计算机及家用电器等领域得到广泛应用，特别是目前便携式设备市场需求巨大，DC/DC 开关电源的需求也越来越大，性能要求也越来越高，而DC/DC 开关电源的设计也更具挑战性。
二、降压型开关电源工作原理O在开关管S 开启时，若忽略S 上的压降，流过电感L 的电流为L I ，并且会呈上升趋势，有如下关系：OUT IN L V V dtdI L -= 其中Vin ，out V 认为是稳定常量，可得下式：T V V I I L O U T IN L )()(0-=-Io 为t=0时电感中的初始电流。
当开关S 关闭时，电感电流L I 将通过二极管D 续流，此时，L I 将减小， 电感L 中的电流L I ，在开关S 开启时上升，而在S 关闭时下降。
三、控制电路设计1、电流源电路的设计由于采用了自偏置结构，电路在开始工作时很容易进入0平衡状态，而使得电路不能正常工作。
3MP ，4MP ，5MP 构成自启动电路，当刚加电源电压时，通过4MP 为1MN 注入电流，当电流到一定值时4MP 关断，4MP 停止供电，此时电流BIAS I 建立。
图显示了在DD V =3.3V ，EMP T =25℃时，该电流源的启动过程。
其中A 为6MP 栅极电压，B 为4MP 栅极电压，C 为电源电压。
VDD2、基准电压电路的设计基准电压电路为芯片中提供稳定的偏置和比较基准。
因而要求该电压对电源电压变化和温度变化均不敏感。
基准电压可以表示如下：REF V =)(ON RE V +T MV将与温度相关的参数对温度Ｔ求偏导，则BEF V 的温度系数表现如下：T V REF∂∂=T V O N BE ∂∂)(+M TV T ∂∂令BEF V 的温度系数为零，那么可求得M 的值。
5KW降压型DCDC变换器硬件设计
毕业设计（论文）题目5KW降压型DC/DC变换器硬件设计学院（系）：自动化专业班级：电气0703武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目:5KW降压型DC/DC变换器硬件设计设计（论文）主要内容：开关电源在当今得到了非常广泛的应用。
本课题的研究内容就是设计一个可实用化的采用软开关技术的非隔离降压型DC/DC开关电源，其基本参数为输入50-100V，输出48V，功率5KW，输出电压及电流纹波均在10%以下。
同时在MATLAB下建立完整的系统模型进行仿真，最后绘制开关电源的PCB板图。
要求完成的主要任务:1.查阅不少于10篇与本选题相关的资料，其中英文文献不少于2篇，完成开题报告；2.研究DC/DC开关电源的常用电路拓扑的工作原理和控制策略；3.设计开关电源的主电路图和辅助电路图；4.在MATLAB环境下对开关电源进行仿真并使用Protel软件绘制PCB板图；5.完成不少于20000个外文印刷符并且是指导教师指定的外文资料翻译工作；6.完成一份不少于15000字毕业设计说明书。
必读参考资料：[1] 陈坚. 电力电子学—电力电子变换和控制技术. 北京：高等教育出版社,2009[2] 林飞，杜欣. 电力电子应用技术的MATLAB仿真. 北京：中国电力出版社,2007[3] 王兆安，黄俊. 电力电子技术. 北京：机械工业出版社,2002[4] Abraham I.Pressman. 开关电源设计. 北京：电子工业出版社，2006[5] W.Tang,F.C.Lee,and R.B.Ridly.DC/DC Converter Dsign for Batter-Operated Systeam[J].IEEE Transactions on Power Electronics,1993:112-119指导教师签名系主任签名院长签名(章)摘要随着电子产品与人们工作和生活的关系日益密切，便携和待机时间长的电子产品越来越受到人们的青睐，它们对电源的要求也越来越高。
降压型PWM模式DC-DC开关电源的分析和设计72页word
第二章DC-DC 转换器的拓扑结构和工作原理2. 1 DC-DC 转换器的拓扑结构开关式DC-DC 转换器一般由主电路和控制电路组成。
其中王电路进行功率转换，是开关电源的核心部分，它包括功率开关管、整流管、电感、电容和负载电阻等元件。
功率开关管和整流管作为开关工作，导通时工作在线性区，其源漏压降很小。
控制电路的作用是驱动大功率的开关晶体管，使主电路输出合适的电压，并实现过温、过流、欠压等保护功能指标的检测。
开关电源按照主电路中各元件拓扑组合的不同可以分为:降压式(Buck) 转换器、升压式(Boost) 转换器、降压-升压式(Buck-boost) 转换器，其结构分别如下图所示:1)降压CBuck) 转换器:U飞N MlTLOGICControlVOUT图2-1 BUCK变换原理图降压式转换器是将作为功率开关管的MOS晶体管或者双极型晶体管放置在输入和输出之间，通过调节控制信号的占空比或者对开关的频率进行控制，输出直流电压的平均值。
Buck 转换器之所以被称为降压式转换器，是因为它的输出电压总是低于输入电压。
当功率开关管Ml 导通时，输入电源VIN 给电感L充电，回路中的电流呈线性增加，此时电容C处于充电状态。
输入电源VIN 提供的电能被用在了两个方面，一是直接提供给负载，以保证输出电压的稳定; 一是以磁能的形式存储到电感L上，其存储的能量用于在功率开关管Ml 关断时仍然可以为负载持续提供电能:当功率开关管Ml 关断时，由于电感电流不能突变。
因此，电感将通过续流二极管Dl 对输出端的负载进行续流供电。
此时原本存储在电感中的能量被释放出来，而电容也开始放电，以保持输出电压VOUT不变。
根据对功率开关管的开关频率的进行控制CPFM模式)、或者是对开关占空比进行控制CPWM模式)、10第 41 页自举电容。
其作用是，当芯片输出电压Vsw 为低电平的时候，电源通过BS 端口向自举电容充电:当Vsw 变为高电平的时候，BS 端口的电压被抬得更高。
降压型DC-DC开关电源的研究与设计开题报告
降压型DC-DC开关电源的研究与设计开题报告开题报告题目：降压型DC-DC开关电源的研究与设计一、选题的背景和意义随着电子设备的广泛应用，对电源的需求越来越高。
而DC-DC开关电源作为一种高效稳定的电源转换器，在各类电子设备中得到了广泛应用。
降压型DC-DC开关电源是其中最常见的一种类型，通过将输入电源的电压降低到所需要的输出电压，满足了不同电子设备对电源电压的需求。
本课题的研究和设计主要围绕降压型DC-DC开关电源展开，旨在提高电源转换的效率和稳定性，减小体积和成本。
通过对不同拓扑结构、控制策略和元件参数等方面的研究和设计，将降压型DC-DC开关电源的性能和可靠性提升到更高水平。
二、研究内容和方法研究内容：1. 降压型DC-DC开关电源的基本原理和拓扑结构；2. DC-DC开关电源的控制策略和方法；3. 元件参数的优化设计；4. 开关电源的效率和稳定性分析。
研究方法：1. 文献综述：通过查阅相关的文献资料，了解降压型DC-DC开关电源的基本原理、最新研究成果和应用情况。
2. 理论分析：基于文献综述和已有研究成果，分析降压型DC-DC开关电源的工作原理、特点和性能，探讨影响电源转换效率和稳定性的关键因素。
3. 设计与仿真：通过软件仿真工具，如PSIM、MATLAB等，设计和优化降压型DC-DC开关电源的拓扑结构、控制策略和元件参数，验证设计的性能和可行性。
4. 实验验证：基于仿真结果，搭建实际的降压型DC-DC开关电源实验平台，进行实验验证，并对实验结果进行分析和评估。
三、预期结果和创新之处预期结果：1. 研究和设计出一种优化设计的降压型DC-DC开关电源，具有高效率、稳定性和可靠性；2. 对降压型DC-DC开关电源的结构、控制策略和元件参数进行深入的分析和研究；3. 提出一种改进的DC-DC开关电源设计方法，对实际应用具有参考价值。
创新之处：1. 在已有的研究基础上，通过优化设计和性能分析，提高了降压型DC-DC开关电源的转换效率和稳定性；2. 提出了一种改进的拓扑结构和控制策略，减小了开关电源的体积和成本；3. 结合仿真和实验验证，对设计的性能和可行性进行了全面评估。
降压型PWM-AC-DC开关电源设计
电力电子技术课程设计院系：专业：名字：学号：摘要电源半导体产品近期呈现快速增长趋势，甚至超过了数字处理器和存储器等半导体的增长速度。
大部分增长来源于高容量电池供电的电子产品，如手机和数字音乐播放器。
由于所有电子产品都需要有电源供电，所以电源管理技术变得至关重要。
在这样的前提下，设计开发高效率、高频、小体积的DC-DC开关电源芯片，无论是从经济角度，还是从科学研究上来讲都是很有价值的。
本文对开关电源的发展历史、当下发展状况以及将来的发展趋势作了简要的介绍，随后阐述了降压型AC-DC开关电源的核心部分——DC-DC转换器（降压斩波电路）的拓扑结构及其工作原理，描述了DC-DC转换器的控制方法——脉宽调制控制（PWM）。
在此基础上设计了一款基于电压控制模式的PWM降压型AC-DC 开关电源，设计的内容包括主电路的设计、控制及驱动电路的设计、保护电路的设计以及各个部分的电路设计图，并给出设计参数。
Power semiconductor product recent presents the fast growth trend, even more than the digital processor and memory, etcSemiconductor growth. Most of the growth comes from the high capacity battery power supply of electronic products, such as cell phones and numberWord music player. Because all electronic products need to have power supply, so the power management technology to becomeCloses importantly. In this premise, the design and development of high efficiency and high frequency, small volume of DC-switch power supply, whether DC chip from economic Angle, or from scientific research, are of great value.In this paper, the development history of switch power supply, the present development situation and future development trend are introduced, then expounds the buck type AC-DC switch power supply, the core of DC-DC converter (step-down chopper) the topological structure of and work principle, describes the DC-DC converter control method, the pulse width modulation (PWM) control. On the basis of the design of voltage control mode based on the PWM step-down type AC-DC switch power supply, the content of the design including the main circuit design, control and power circuit design, protection circuit design and each part of the circuit design, and gives the design parameters.目录1.引言............................错误！未定义书签。
降压型PWMAC-DC开关电源课程设计
摘要开关电源(Switch Mode Power Supply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
开关电源电路主要由整流滤波电路、DC-DC控制器（内含变压器）、开关占空比控制器以及取样比较电路等模块组成。
【关键词】功率半导体；小型化；PWM目录1.PWM技术简介 (1)2.电路总体方案的设计及相关原理 (2)3.主电路设计及参数计算 (4)3.1 主电路的设计 (4)3.2 主电路的参数确定 (7)4.控制电路、驱动电路及保护电路的设计 (10)4.1 控制及驱动电路设计 (10)4.2 保护电路的设计 (11)5.DC-DC电路 (12)6.结论 (15)7.心得体会 (17)参考文献 (18)附录 (20)1.PWM技术简介脉冲宽度调制（PWM），是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
降压型dcdc开关电源1.
DC-DC降压开关电源设计报告组员：************************DC-DC开关电源设计报告摘要：本文设计了一款基于uc3842的降压型DC/DC开关电源电路。
首先详细的分析和阐述了降压型转换器的工作原理和如何利用pc817对电路进行隔离反馈，根据系统性能设计了电路的整体框图。
然后对电路的各个模块进行了分析和设计，包括主控电路，控制电路和反馈电路。
一，开关电源设计背景及现状和前景开关电源最早起源于上世纪50年代初，美国宇航局以小型化、轻量化、为目标，为搭载火箭开发了开关电源。
在近半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
市场上DC-DC开关电源中，用MOSFET制成的300-500kHz电源，早已实用化，但其频率有待进一步提高。
开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前地小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化，另外开关电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。
关键词：uc3842， pc817二，设计的目的和要求1、通过此次设计掌握DC-DC开关电路的基本原理2、熟练掌握用altium designer进行电路图设计，增加对电子设计自动化的理解。
3、学会PCB焊接的基本方法与技巧，锻炼实际动手能力。
4、了解掌握基本的测试与调试方法，提高解决实际问题的能力。
三，主要设备介绍1，UC3842简介（1）UC3842是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流直直流变换器应用而设计的，这些集成电路具有可微的振荡器，能进行占空比的控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器。
降压式DC-DC开关电源管理芯片的研究与设计的开题报告
降压式DC-DC开关电源管理芯片的研究与设计的开题报告一、选题背景与意义随着信息化与智能化的发展，智能手机、平板等消费电子设备逐渐成为生活中必不可少的一部分，因此，如何提高这类产品的使用时间，续航时间、发挥其性能是很重要的问题。
而DC-DC开关电源管理芯片的应用则是在具备高效能的同时降低电源噪声和传输功率的误差，从而提高设备的使用寿命与使用效果。
本次选题根据市场需求，选取了一款降压式DC-DC开关电源管理芯片的研究与设计，为消费电子设备的续航时间提供更加有力的保障。
二、研究目标本次选题旨在研究和设计一款降压式DC-DC开关电源管理芯片，使得其在实现更高的效率和降低传输功率误差的同时，可以具备更加广泛的应用场景。
具体目标如下：1.设计出降压式DC-DC开关电源管理芯片的电路原理图，并在PCB 上实现设计。
2.对该芯片的性能进行测试，验证其输出稳定性和效率，检查电源噪声和传输功率误差是否达到预期目标。
3.通过对芯片结构的分析和实验研究，进一步优化其设计，提高芯片的性能。
三、研究方法和步骤本次选题的研究方法主要采用以下几种方法：1.文献调研法：收集和阅读相关文献资料，了解和掌握降压式DC-DC开关电源管理芯片的基本理论和技术原理。
2.仿真模拟法：采用SPICE等模拟软件进行仿真模拟，验证设计方案的可行性。
3.电路实验法：通过构建实验电路，验证设计方案的正确性。
具体步骤如下：1.调研：收集和整理相关的降压式DC-DC开关电源管理芯片设计文献资料，了解技术原理和应用场景。
2.仿真：采用SPICE等模拟软件进行仿真模拟，验证设计方案的可行性。
3.电路设计：根据仿真结果进行电路设计，绘制电路原理图和PCB 图，进行电路布局和封装。
4.焊接：按照设计要求焊接元器件到PCB板上。
5.测试：根据测试要求，对电路进行测试，检查电源噪声和传输功率误差是否符合设计要求。
6.结果分析和反馈：对测试结果进行分析总结，反馈与设计方案的改进等问题。
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非线性误差:小于±1/2LBS 或±1LBS
转换速率:25us
模拟电压输入范围:0—10V 和0—20V,0—±5V 和0—±10V 两档四种
电源电压:±15V 和5V
数据输出格式:12 位/8 位
芯片工作模式:全速工作模式和单一工作模式
AD574A 的引脚说明:
[1]. Pin1(+V)——+5V 电源输入端。
2.1 DC/DC降压电路的设计
本文所设计的DC/DC降压电路是一种高效三增益开关电源DC/DC降压电路,其电路原理图如图13所示
图2高效三增益开关电源DC/DC降压电路原理框图
该电路具有两个主要回路:脉频调制回路(PFML)和增益跳转回路(GHL)。PFML由基准信号产生器(reference generator),振荡比较器(comparator skip),振荡器(oscillator),开关控制模块(switch control block)组成。GHL由基准信号产生器(reference generator),比较跳转器(comparator hop),增益控制模块(gain control block), 开关控制模块(switch control block)和转换电容阵列(switch array block)组成。
图1 DC/DC降压型开关电源的结构框图
本电源电路是实现把220V交流电源变换成1V-20V连续可调的稳压电源,它的工作原理是:经过降压、整流、滤波、稳压后输出直流电压,当对转换电容阵列进行不同设定时,通过改变分压比,可以得到一个1V-20V的连续可调直流电压。电路的最大输出电流为1A,电压调整率≤0.2%,纹波电压(峰-峰值)≤20mV,效率≥85%[20][21]。
以上交流电压转换、整流、滤波三部分统称为电源输入部分,将民用220V 交流电转换成为稳定的24V 直流电作为电源的输入端,其电路图如图15所示。
此外,可在输入端加1A 保险丝,防止输入电压超过40V 或电源板内部短路引起的大电流造成的危害。保险丝接在3300uF 电容的后端,防止加电时电容大电流充电烧断保险丝。电容起储能和电源滤波的作用,在供电时主要起储能作用,电容接在高压端更利于储能,因为如果电源暂时断电,稳压电路前面的电压逐渐下降不会影响输出电压。
图5 AD574A的引脚图图6 AD转换电路的原理图
电源管理芯片市场的品牌构成仍是国外厂商处于领先地位,市场排名前十的企业无一例外全部为外资企业,其中美国厂商优势明显。国外开发电源管理芯片的厂商很多,主要有NCP、IR、MAXIM、ST、TI、PI等,他们的产品都已经非常成熟能够提供高质量、全系列的电源管理芯片。在非隔离的DC/DC转换技术中, TI公司的预检测栅驱动技术采用数字技术控制同步BUCK,转换效率高达97%,其中TPS40071等是其代表产品。在电源数字化方面走在前面的公司有TI和Microchip,TI公司已经用TMS320C28F10制成了通讯用的48V输出大功率电源模块,其中PFM和PWM部分完全为数字式控制。
[7]. Pin7(V+)——正电源输入端,输入+15V 电源。
[8]. Pin8(REF OUT)——10V 基准电源电压输出端。
[9]. Pin9(AGND)——模拟地端。
[10]. Pin10(REF IN)——基准电源电压输入端。
[11]. Pin(V-)——负电源输入端,输入-15V 电源。
2.5 AD转换电路
本设计采用由美国模拟数字公司(Analog)推出的单片高速12 位逐次比较型A/D 转换器AD574A ,内置有双极性电路构成的混合集成转换显片,具有外接元件少,功耗低,精度高等特点,并且具有自动校零和自动极性转换功能,只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D 转换器,其主要功能特性如下:
[6]. Pin6(CE)——使能端。
现在我们来讨论AD574A 的CE和A0 对其工作状态的控制过程。在CE=1、=0 同时满足时,AD574A 才会正常工作,在AD574 处于工作状态时,当=0 时A/D 转换,当=1 是进行数据读出。和A0 端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。A0-0 时,启动的是按完整12 位数据方式进行的。当A0=1 时,按8 位A/D 转换方式进行。当=1,也即当AD574A 处于数据状态时,A0 和控制数据输出状态的格式。当=1 时,数据以12 位并行输出,当=0 时,数据以8 位分两次输出。而当A0=0 时,输出转换数据的高8 位,A0=1 时输出A/D 转换数据的低4 位,这四位占一个字节的高半字节,低半字节在两个比较器中进行比较,比较后产生的信号skip为增益控制模块提供时序信号。该时序信号和信
号hop 共同控制增益控制模块(2/4译码器),产生增益选择信号C,G,C-,G-,控制转换电容阵列产生不同稳定电压输出(1-20V ),即可达到电路降压要求。
本文设计了一款降压型DC/DC开关电源电路。首先详细的分析和阐述了降压型转换器的电路拓扑和工作原理,根据系统性能设计了电路的整体框图。然后对电路的各个模块进行了分析和设计,包括输入电路,降压电路和显示电路。
关键词:开关电源;降压型;DC/DC转换
1 开关电源现状及前景
1.1 国内外开关电源的发展状况
[12]. Pin1(V+)——正电源输入端,输入+15V 电源。
[13]. Pin13(10V IN)——10V 量程模拟电压输入端。
[14]. Pin14(20V IN)——20V 量程模拟电压输入端。
[15]. Pin15(DGND)——数字地端。
[16]. Pin16—Pin27(DB0—DB11)——12 条数据总线。通过这12 条数据总线向外输出A/D 转换数据。
图4 电源输入部分电路图
如图15所示,该电路外围器件有2个电容,1个电感,2个可调电阻,电路结构比较简单。输入端可输入7V-40V 直流电经过芯片降压处理并调节可调电阻R1或者R2(为应用方便,可设定R1为固值电阻)得到1V-20V 的输出电压,最大输出电流为1A 。
值得注意的是,在实际制作中为避免电流过大烧坏其它元器件,固电解电容采用50V 大容量电容,可调电阻R1、R2采用大功率电阻。电感是开关电路的关键部分,它在开关闭合时储存能量,开关断开时提供能量。一般选用带磁芯的电感器,且必须考虑电磁干扰,使其减少到最小。本电路由于最大输出电流可达1A ,综合电感自身因素及电路安全因素考虑,电路选用电流容量1A 以上的线圈磁芯电感。
物电学院开关电源技术课程实践报告《降压型DC/DC开关电源的研究与设计》
姓名:***
学号: *********
学院:物理与电气工程学院
日期: 2015年12月26日
指导老师:***
降压型DC/DC开关电源的研究与设计
摘要:随着开关电源技术的迅速发展,DC/DC开关电源已在通信、计算机以及消费类电子产品等领域得到了广泛应用。近年来,电池供电便携式设备的需求越来越大,对DC/DC开关电源的需求也日益增大,同时对其性能要求也是越来越高。
[17]. Pin28(STS)——工作状态指示信号端,当STS=1 时,表示转换器正处于转换状态,当STS=0 时,声明A/D 转换结束,通过此信号可以判别A/D转换器的工作状态,作为单片机的中断或查询信号之用。AD574A 的工作模式:以上我们所述的是AD574A 的全控状态,如果需AD574A 工作于单一模式,只需将CE、端接至+5V 电源端,和A0接至0V,仅用端来控制A/D 转换的启动和数据输出。当=0 时,启动A/D 转换器,经25us 后STS=1,表明A/D 转换结束,此时将置1,即可获得数据
图3 转换电容阵列电路
2.2 交流电压转换电路
由于所需的直流电压比起电网的交流电压在数值上相差较大,所以,AC/DC 转换后的电压设为 24V-40V ,才能达到要求输出的电压为 1V-20V , 即该部分电路采用变压器 TRANS 把220V 交流市电变为约20V 的低压交流电,作为电源的输入电压,变压器原辅线圈的匝数比为:N1/N2 = U1/U2= 220V/20V ≈11/1 电路中的保险丝F1可起到保护电源的作用,当电流I>0.5A 时,保险丝熔断,从而防止电源烧坏。
2.3 整流电路
该部分电路是采用桥式整流电路,把经过降压后的交流电变成单方向的直流电,因为相比于半波整流、全波整流电路,桥式整流电路的整流效率较高,其输出电压平均值即整流输出电压 U 在一个周期内的平均值:
max max 0122
22()0.918U U Sinwtd wt U V π
ππ==≈=⎰ 3-1
[2]. Pin2( )——数据模式选择端,通过此引脚可选择数据纵线是12 位或8位输出。
[3]. Pin3( )——片选端。
[4]. Pin4(A0)——字节地址短周期控制端。与端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。须注意的是,端TTL 电平不能直接+5V 或0V 连接。
[5]. Pin5( )——读转换数据控制端。图3.8 AD574A
在式3-1中,w 为市电频率50Hz 。
2.4 滤波电路
经过整流后的直流电幅值变化很大,会影响电路的工作性能。可利用电容的 “通交流, 隔直流” 的特性,在电路中并入并联电容 C 作为电容滤波器,滤去其中的交流成分,利用估算法可得经过滤波后的输出电压:
1.224o in U U V == 3-2
2 DC/DC降压型开关电源设计
本电路主要包括变压器降压,桥式整流电路,滤波电路,降压电路,AD转换电路,和数字显示构成。其中降压电路是一种高效的三增益开关电源DC/DC
降压变换器。从1V起调的稳压电源,电路使用时,只须调节电源电压调节器(可调电阻),即可得到 1V-20V之间所需的电压。系统结构框图如图12所示