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
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
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。
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。
一种数字控制的BUCK型DC-DC的研究与设计的开题报告
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。
TL494开关电源设计 BUCK电路解析
死区时间控制
反馈/PWM比较器输入
图二：TL494时序图
3.功能描述
? 含有控制开关式电源所需的主要功能块。 ? 线性锯齿波振荡器(3V)，频率Fosc = 1.1/ (RT* CT ) ? 输出开关管导通时间由“死区时间控制”和“反馈/PWM比
较器输入”两个信号中电平较高的一个控制，控制信号电 平与电容器CT 上的锯齿波进行比较，实现脉冲宽度的调整。 ? 控制信号电平线性增加时，Q1 和Q2 的导通时间线性减少。 ? “输出控制”=5V为推挽输出，最小死区2%，最大占空比 48%； “输出控制” =0为单端输出，最小死区4%。
五、 TL494 的工作条件
1. 工作条件
条件
符号
最小
电源电压
VCC
7.0
集电极电压
VC1,VC2
--
集电极输出电流(每个三极管) IC1,IC2
--
误差放大器输入共模电压
Vin
-0.3
典型 15 30 ---
最大 单位
40
V
40
V
200
mA
VCC－2 V
反馈/PWM比较器输入端电流
Ifb
--
--
0.3
mA
基准输出电流 计时电阻 计时电容 振荡器频率
Iref RT CT Fosc
--
--
1.8
30
0.0047 0.01
1.0
40
10
mA
500
kΩ
10
μF
200
kHz
六、原理图 3A/400 IN5399*4
3300u/35V C1
L1 270uH/2.0A
T2
降压型（BUCK）DC-DC电路的设计与制作设计报告
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。
(完整word版)基于Buck变换器的开关电源设计【适合做课程设计】
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 /。
Buck电路的设计与仿真(开环设计与仿真)2014
• 网络资源
– 使用方法介绍
41
小结||3-6||
• 掌握DC-DC电路参数设计方法； • 掌握用SaberSketch输入电路原理图的方法、 掌握瞬态仿真的基本参数设置方法、掌握 查看波形方法； • 借助仿真软件深入理解Buck电路工作原理。 • 作业： • 1：完成单端正激电路设计报告（含所有主 电路参数设计，需要查阅相关手册，选取 所有元器件） ； • saber0307@；Password:0307123456
42
作业内容
• 1：单端正激电路设计报告（含变压器与电 感器的设计）；
– 主电路设计（变压器、开关管、二极管、滤波 电感、滤波电容）； – 仿真分析（1，采用理想元器件分析性能指标的 满足情况；2，评估所选元器件的合理性；3， 理想元器件与实际元器件模型带来的性能指标 差异性分析）
四．闭环仿真；
五．元件级仿真。
32
开环仿真（瞬态）、分析与模型完善
（1）原理图编辑
（2）仿真模拟 （3）仿真结果分析 （4）模型完善
33
（4）模型完善
滤波电感——串联电阻线路压降；（实 际设计<需要查磁芯手册>） II. 滤波电容—串联电阻 输出电压纹波； III. 线路寄生参数及其影响 I.
13
（1）原理图编辑
Switch, Power semiconductor Inductor Logic Clock Diode, ideal Resistor Capacitor
Voltage source, constant ideal DC supply
Ground, (Saber node 0)
39
（4）模型细化（完善）
① 开关管——应力计算、选取及实际器件选取；
基于BUCK电路的电源设计
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。
DC变换器芯片的研究与设计的开题报告
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。
BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现
BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现BUCK型DCDC开关电源芯片是一种常用于电子设备中的降压型直流到直流转换器。
它能够将输入电压降低到较低的输出电压，同时还能够提供高效的电力转换。
本文将介绍BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现。
首先，BUCK型DCDC开关电源芯片的设计需要考虑以下几个关键因素：1.输入输出电压：确定所需的输入和输出电压范围。
输入电压应该大于最小额定输入电压，输出电压应小于输入电压。
2.输入输出电流：根据应用需求确定所需的输入和输出电流。
这将影响开关器件和滤波器的尺寸选择。
3.开关频率：选择适当的开关频率以平衡功率转换效率和电路尺寸。
较高的开关频率能够减小开关器件尺寸，但可能导致更多的开关损耗。
4.控制方式：选择合适的控制方式，比如PWM调制或恒定频率和变占空比调制。
PWM调制常用于高功率应用，而恒定频率和变占空比调制常用于低功率应用。
接下来是BUCK型DCDC开关电源芯片的实现过程：1.选择电源芯片：根据设计需求，选择适当的BUCK型DCDC开关电源芯片。
考虑芯片的输入输出电压范围、电流能力和控制功能等因素。
2.设计输入和输出滤波器：根据电源芯片的输入输出电流要求，设计适当的输入输出滤波器来减小电流纹波和噪音。
3.设计控制电路：根据选择的控制方式，设计控制电路来生成适当的PWM信号或调制信号。
这可以使用定时器、比较器和反馈电路等元件实现。
4.选择开关器件：根据输入输出电压和电流要求，选择合适的功率开关器件。
这些器件应能够处理所需的功率和频率要求，并具备低开关损耗和低导通电阻。
5.进行电路布局和焊接：根据设计要求，在PCB上进行电路布局和元器件焊接。
应留出足够的空间来放置所有的电路元件，并确保良好的热管理。
6.进行测试和调试：完成电路布局和焊接后，进行对电路的测试和调试。
这包括验证输入输出电压、电流和效率等参数。
如果有必要，进行相应的调整和优化。
最后，完成BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现后，可以将其应用于各种电子设备中。
BUCK型DCDC变换器电路设计
BUCK型DCDC变换器电路设计1.原理BUCK型DC-DC变换器的原理基于一个开关和一个电感的组合。
当开关闭合时，电感中储存的能量会增加，同时输出电压会降低。
当开关打开时，电感中储存的能量会释放，输出电压会增加。
通过改变开关的周期和占空比，可以控制输出电压的稳定性。
2.基本电路设计-开关可以是MOSFET或BJT等元件，负责控制电路的开关状态。
-电感主要起到储存能量的作用，根据输出电流选择合适的电感数值，并结合开关频率选择合适的电感电流。
-二极管位于电感和负载之间，用于流动电流。
-滤波电容用于过滤输出纹波，增加稳定性。
-负载则是变换器的输出端，根据需要选择合适的负载数值。
3.性能参数选择在设计BUCK型DC-DC变换器时，需要选择合适的性能参数以确保稳定性和效率。
-输入电压范围：根据实际应用的输入电压范围选择合适的设备。
-输出电压范围：根据实际应用的输出电压需求选择合适的设备。
-开关频率：通过选择合适的开关频率，可以平衡效率和纹波。
-效率：BUCK型DC-DC变换器的效率通常在80%到95%之间，可以通过选择适当的部件来提高效率。
-纹波电压：根据应用需求，选择适当的滤波电容和电感来减小输出电压纹波。
4.工作原理当输入电压施加到BUCK型DC-DC变换器的输入端时，开关关闭，电感将储存能量。
当开关打开时，电感释放能量到负载，从而提供稳定的输出电压。
通过改变开关的占空比，可以控制输出电压的稳定性。
5.效率和效果综上所述，BUCK型DC-DC变换器是一种常见的降压型电源变换器，通过开关和电感的组合实现输出电压的稳定降低。
在设计过程中，需要注意选择合适的元件和参数以满足应用需求。
同时，合理的电路布局和工艺选择，也对BUCK型DC-DC变换器的性能和效果有重要影响。
BUCK电路设计
BUCK电路设计BUCK电路设计是一种降压直流-直流（DC-DC）转换电路，被广泛应用于电子设备中。
其原理是通过控制功率晶体管的导通时间，将高电压输入转换为较低电压输出。
本文将以一种原创的BUCK电路设计为例，详细介绍其工作原理、设计步骤和关键参数。
一、工作原理：BUCK电路利用了电感元件的性质来实现电压降低，通过周期性的开关来控制电感上的电流。
当功率晶体管导通时，电感储存能量，并将电流传递到负载上；当功率晶体管关断时，电感释放储存的能量，维持电流并维持负载的电压。
二、设计步骤：1.确定输入和输出电压：根据实际应用需求，确定BUCK电路的输入电压和输出电压。
输入电压通常较高，仅能提供相对稳定的直流电源；输出电压通常较低，为电子设备正常工作所需的电压。
2.估算输出电流：根据负载特性和功率需求，估算出所需的输出电流。
输出电流大小决定了电感元件和功率晶体管的选型，以保证电路正常运行。
3.计算电感元件的值：根据输出电流的大小，选择适当的电感元件。
电感元件的值决定了电感的储能能力，传导电流的能力和电路的效率。
根据工作频率和输出电流，可以使用下列公式计算电感值：L = (V_in - V_out) * (1 - D) / (f * ΔI_L)其中，L为电感值，V_in为输入电压，V_out为输出电压，D为占空比，f为开关频率，ΔI_L为电感电流的变化幅度。
4.计算输出电容的值：为了减少输出的纹波电压并提供稳定的电压，需要加入适当的输出电容。
根据输出电流变化的速率和滤波要求，可以使用下列公式计算输出电容的值：C = ΔI_out / (f * ΔV_out)其中，C为输出电容的值，ΔI_out为输出电流的变化幅度，ΔV_out为输出电压的变化幅度。
5.设计反馈网络：为了确保输出电压的稳定性，需要设计一个反馈网络来控制占空比。
一般使用电压反馈方式，通过比较输出电压和参考电压，来控制功率晶体管的导通时间和关断时间，以调节输出电压。
一种BUCK型开关电源的研究与设计 毕业设计论文正文
一种BUCK型开关电源的研究与设计Xxx(浙江海洋学院机电工程学院，浙江舟山316000)摘要虽然开关电源起步比较晚，但是在近几十年电力电子技术飞速发展的推动下，使得开关电源的到了飞速的发展。
由以前几十千HZ的频率到现在的几百千HZ，由以前得低效率到现在的高效率（最高可以达到95%），开关电源的功率也在不断的加大。
这些变化使得开关电源在邮电通讯、仪表仪器、工业设备、医疗器械、家用电器等等领域应用十分广泛。
论文在研究开关电源发展现状及趋势的基础上，参考TOP221P在开关电源中的应用，分析了三种基本的拓扑结构芯片的工作原理，说明了高频变压器的设计方法。
最终提出了基于TOP221P以及PC817A的BUCK型开关电源的设计。
关键词：开关电源；TOP221P；拓扑结构；变压器AbstractAlthough switching power supply started quite late, but in recent decades, power electronic technology rapid development, makes the retreat move of switch power supply to rapid development. By previously dozens of thousands of hundreds of thousands HZ to now HZ, by previously gets lower efficiency to the present high efficiency (up to 95%), switching power supply power is also in constant increase. These changes make switching power supply in telecommunications, instrument, industrial equipment, medical equipment, household appliances etc widely used.Based on the research on modern power supply technology, the reference in the application of switch power supply TOP221P . Analysis of these three basic topological structure and working principle of the chip. Explains the design method of the high frequency transformer. And then the paper puts forward the TOP221P and the BUCK PC817A based on the type of switch power design.Keywords: switch power;TOP221P; Topological structure; transformer目录一、绪论 (1)1.1、开关电源的研究背景与意义 (1)1.2开关电源的发展趋势 (1)二、开关电源的基本拓扑结构 (4)2.1 BUCK开关型调整器 (4)2.1.1 BUCK调整器的基本工作方式 (5)2.1.2 BUCK调整器的主要电流波形 (6)2.2 BOOST开关调整器拓扑 (6)2.2.1 BOOST开关调整器的基本原理 (6)2.2.2 BOOST调整器的不连续工作模式 (7)2.2.3 BOOST调整器的连续工作模式 (8)2.3 BUCK-BOOST型拓扑结构 (10)2.3.1 BUCK-BOOST型拓扑结构的工作过程分析 (10)2.3.2电流连续相关的各种工作模式 (10)2.3.3 电压增益比 (11)三、开关电源中的高频变压器设计 (12)3.1 设计概述 (12)3.2 磁芯的几何尺寸确定 (12)3.3 变压器初级绕组匝数及电感量的独立设计 (13)3.4 开关电源变压器简略设计的步骤 (14)四、基于TOP221P以及PC817A的开关电源设计 (16)4.1 TOPSwitch器件简介 (16)4.1.1 封装形式 (16)4.1.2 性能特点 (17)4.1.3 TOPSwitch-Ⅱ的工作原理 (17)4.2电源设计 (18)结论 (21)致谢 (22)[参考文献] (23)一、绪论1.1、开关电源的研究背景与意义开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通与关断的时间比率，从而维持输出电压稳定的一种电源。
基于PWM模式控制的Buck型DC_DC芯片的设计
1.2 电源管理类芯片的介绍
电源管理类芯片按照其功能与电路结构，可以分为连续工作式电源与开关式 电源。连续工作式电源的输出驱动管处于常通模式，优点是输出纹波小，稳定性 好，缺点是损耗大，效率低，主要的代表是线性稳压器（LDO） 。开关式电源的输 出管受脉冲宽度调试（PWM）或脉冲频率调制（PFM）控制，处于导通—关断交 替工作的状态，以一定的占空比维持输出稳定电压。开关式电源的优点是低功耗， 高效率，缺点是输出噪声大，EMI干扰大，主要的代表是AC_DC转换器，DC_DC 转换器与电荷泵。 一、LDO LDO （Low-Dropout-Voltage） 一般由输出驱动管、 误差放大器与补偿网络组成， 通过反馈输出分压至误差放大器以维持输出电压稳定。输出驱动管受误差放大器 的输出控制，处于线性区以保持较低的导通阻抗。LDO的结构简单，静态功耗低， 且输出纹波较小。但LDO只能实现降压转换，且输出管处于常通模式，当负载电 流较大或者电源电压较高时，输出管上的能量损耗就会增大，从而导致效率的降 低。LDO只适用于mA级的负载电流与输入、输出电压相差不大的情况。 二、AC_DC 转换器 AC_DC转换器[2]是将交流变为直流，其功率的流向可以是双向的。功率流由 电源流向负载称为“整流”，功率流由负载返回电源称为“有源逆变”。AC_DC转换 器的输入为50/60Hz的交流电，必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容 器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如 UL,CCEE 等）及 EMC 等的限制（如 IEC,FCC,CSA） ，交流输入端必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就 限制AC_DC电源体积的小型化。AC_DC变换器按电路的接线方式分为半波电路、 全波电路。按电源相数分为单相、三相与多相，按工作象限又可分为一象限、二 象限、三象限、四象限。 三、DC_DC 转换器 DC_DC 转换器是将可变的直流电压变换成固定的直流电压，也称为直流斩波 ，周期（Ts）不变，导通 器。它有两种基本工作方式，一是脉宽调制方式（PWM） 时间（ton）可变；另一种是频率调制方式(PFM)，ton 不变，周期 Ts 可变。DC_DC
BUCK型DCDC变换器电路设计
BUCK型DCDC变换器电路设计DC-DC变换器是一种能将直流电压转换为不同电压水平的电子设备。
BUCK型DC-DC变换器是其中最常用的一种类型。
本文将介绍BUCK型DC-DC变换器的电路设计过程和关键要点。
首先，BUCK型DC-DC变换器的基本原理是利用电感储能和开关管的开关控制来实现电压转换。
其核心的电路组成部分包括电感、二极管、开关管、输入电压、输出电压以及控制电路。
在设计BUCK型DC-DC变换器电路时，需要确定以下参数：1.输入电压范围：确定输入电压的最小值和最大值，以便选择合适的电子元器件。
2.输出电压和电流需求：确定需要将输入电压转换为多少输出电压，并根据输出电流的需求选择合适的电路元件。
3.开关频率：选择合适的开关频率以平衡功率转换效率和元件参数选择的难度。
接下来，我们将详细介绍BUCK型DC-DC变换器电路的设计流程和关键步骤：1.确定电路拓扑结构：根据输入输出电压的关系和功率转换需求，选择BUCK型电路拓扑结构。
2.选择电感元件：根据输入电压范围、输出电压和电流需求，选择合适的电感元件，并计算所需电感值。
3.选择开关管和二极管：根据输入电流和输出电流需求，选择合适的开关器件和二极管，并计算开关器件的导通电阻和二极管的反向电压承受能力。
4.选择滤波电容：根据输出电流需求，计算滤波电容的容值，用于减小输出电压的波动。
5.设计控制电路：设计合适的控制电路以控制开关管的开关频率和占空比，以实现电压转换和稳定输出电压。
6.进行电路参数计算和仿真：根据上述选择的元件参数，进行电路参数计算和仿真，以验证电路设计的可行性和预测其性能。
7.PCB布局和布线：进行PCB布局和布线设计，确保电路元件之间的良好连接和信号的稳定传输。
8.确定输入和输出滤波器：根据实际应用需要，选择适当的输入和输出滤波器，以减小输入输出电压的噪声和干扰。
9.进行实验验证：制作电路原型，进行实验验证，检验电路设计的性能和稳定性。
DC开关电源芯片的设计与实现的开题报告
BUCK型DC/DC开关电源芯片的设计与实现的开题报告前言DC-DC转换技术是现代电源电子学的一个重要分支。
而BUCK型DC-DC转换器由于其构造简单、效率高、成本低、适合于On-Chip实现等特点，成为了集成电源电子学领域中最常用的DC-DC转换器之一。
基于BUCK型DC-DC转换器的芯片广泛应用于移动设备、电子产品、汽车电子、通信等领域。
在BUCK型DC-DC芯片的设计和实现过程中，需要考虑如何提高转换效率、降低电磁干扰和成本，同时满足不同应用场景的需求。
本文将介绍BUCK型DC-DC芯片的设计和实现，并讨论其中的一些关键问题。
一、BUCK型DC-DC转换器原理简介BUCK型DC-DC转换器是一种降压型DC-DC转换器。
它将高电压直流输入转变为低电压直流输出。
脉宽调制技术（PWM）是BUCK型DC-DC转换器控制的一种常用方法。
其基本工作原理如下：1. 开始时，开关管S1导通，电感L充电，电容C放电。
2. S1关闭，电感L磁场储能，电容C充电。
3. 当S1再次导通时，电荷从电容C和电感L流向负载。
4. 循环复制以上过程，控制S1导通和关闭时间的不同，可以达到不同的输出电压。
斩波器的输出电压可以用下面的公式计算：Vo=Vin*D其中Vin为输入电压，D为占空比，因为斩波器是以固定的时间单位进行工作，占空比就是导通时间占一个时间单位的比例。
二、BUCK型DC-DC芯片的设计和实现1.芯片的电路拓扑BUCK型DC-DC芯片的电路拓扑如下图所示：BUCK型DC-DC芯片通常由开关管、电感、二极管、输入电容和输出电容组成。
在BUCK型DC-DC芯片中，电阻通常被忽略。
电感和电容通常是离线元件。
输入和输出电容的大小和开关频率将影响BUCK型DC-DC芯片的稳定性和效率。
2.芯片的控制方式BUCK型DC-DC芯片的控制通常由PWM控制器实现，根据上述原理，通过调整斩波器的占空比来得到不同的输出电压。
同样的，斩波器的频率也是一个非常重要的参数。
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本文设计的带隙基准电压源,基于0.18um的CMOS工艺,在Hspice下仿真,仿真结果表明:温度在-25℃到80℃内变化时,温度系数为9.14ppm/℃;电源电压在3V到5V之间变化时,基准电压在1.25±43mV内变化,满足设计要求。比较器在电源电压1.8V,温度为25℃的情况下,增益为143dB,-3dB带宽
在完成原理分析和电路设计的基础上,本文应用cadence对各个子电路模块和整体电路进行了功能仿真和模拟,仿真结果基本达到设计预期,说明本文利用升压型电流控制模式的DC/DC变换技术设计的LED驱动芯片具有良好的性能。
4.期刊论文赵淑琴.李科.胡育强.韩理论.ZHAO Shuqin.LI Ke.HU Yuqiang.HAN Lilun一种高效的PWM开关电源控
7.期刊论文华伟通信开关电源的五种PWM反馈控制模式研究-通信电源技术2001,""(2)
根据实际设计工作经验及有关参考文献,比较详细地依据基本工作原理图说明了电压模式、峰值电流模式、平均电流模式、滞环电流模式、相加模式等PWM反馈控制模式的基本工作原理、发展过程、关键波形、性能特点及应用要点.
8.学位论文李勇峰电流型升压PWM开关电源的研究与设计2010
论文第一章首先介绍了课题的研究背景、现状、发展趋势和意义,然后对论文的主要工作和整体结构进行了说明,最后对论文的创新点进行了总结。第二章详细叙述了论文的研究内容,着重分析了离线式开关电源的拓扑结构、控制模式、功耗来源和电磁干扰,并对现有技术进行了总结和比较。第三章介绍芯片的系统设计,描述了片外系统的工作原理、稳定性分析、芯片的工作模式以及斜坡补偿分析和设计。第四章给出了芯片各个模块的具体实现。第五章对芯片的相关性能进行了系统仿真和版图设计。第六章总结了论文的研究工作,并对该芯片的发展提出了进一步的展望。
本文设计了一种峰值电流控制模式PWM电源管理IC。该电路工作频率为1MHZ,输入电压范围2.5V-6V,输出电压在0.9V-4V间连续可调,最大负载电流达到600mA,外围应用电路简单。在stand-by模式下,所有电路均被关断,消耗电流控制在1uA以下。<br>
在本文中,首先对DC-DC开关电源的工作原理、设计思想和系统性能作了详细的分析,随后根据设计要求进行了电路的总体设计,完成了各个子电路的原理分析,电路设计和仿真验证,重点阐述了带隙基准源、欠压保护模块、电流采样电路、死区时间控制电路和比较器的分析、设计和验证过程并利用Cadence软件对各个模块和系统性能进行了仿真。仿真结果表明,本文完成设计工作,达到设计指标。
5.学位论文黄鹏一种电流模式PWM开关电源控制器的设计2008
近年来,随着我国经济的发展,计算机、通讯等行业对电源产品需求不断的增长,电源控制器的研究已成为国内功率电子学领域中的一大热点。传统的线性稳定电源因为输出精度低、效率低、散热问题大以及很难在一个通用的输入电压范围内工作,逐渐被体积小,重量轻,稳定可靠的开关电源所取代。所以选择以开关电源控制器芯片作为课题,不仅具有理论意义,同时也有很大的经济效益和社会效益。
基于双极工艺,本文主要完成了一种电流型PWM控制器的设计。本文首先分析了脉冲宽度调制(Pulse-width modulation,PWM)控制芯片的工作原理。之后阐述了脉冲宽度调制和脉冲频率调制的工作原理。对电压反馈和电流反馈两种控制模式进行了原理阐述和特点对比,然后根据设计要求进行了本文整体电路的设计。
3.学位论文樊磊一种LED驱动芯片的设计2009
LED具有发光强度大、效率高、体积小、使用寿命长等优点,被认为是当前最具有潜力的光源之一,为了充分发挥其优势,良好的驱动电路是不可或缺的。LED驱动芯片已经成为目前电源管理芯片市场的研究热点。驱动LED的关键是要提供恒定的电流,以保证发光强度的稳定和均匀,利用升压DC/DC转换器来驱动白光LED具有高效率、高精度、高匹配、应用灵活等优点,本文设计了一种可用于便携式设备背光LED驱动的电流控制模式DC/DC单片开关电源芯片。<br>
本文首先对驱动LED的常见的三种方式进行了介绍,其中包括LDO驱动方式、电荷泵驱动方式和DC/DC变换器驱动方式,并对这三种常见的结构进行了分析和比较,然后阐述了DC/DC变换技术的工作原理和几种基本结构,并介绍了电流控制和电压控制两种模式,最终采用了升压型电流模式的DC/DC转换器作为LED的驱动芯片。在搭建了芯片的整体构架的基础上,本文完成了对各个单元电路的分析和设计,其中着重了分析芯片中的带隙基准电路、振荡器电路、比较器、误差放大器和过温保护等模块电路。芯片采用了电流模式PWM控制方式和同步整流技框图,确定设计参数要求。接着分块设计了芯片内部各个功能模块,包括高增益、宽带宽的PWM比较器、带隙基准电压源、外接定时电容的振荡器、过欠压保护电路、斜坡补偿电路、温度保护电路等。利用Cadence EDA设计工具,对各功能块都进行了仿真。仿真结果表明:这款开关电源芯片,工作温度范围0℃-150℃;工作频率65KHz;最大功率18W,该控制器很好的满足了设计要求,完成了该集成电路的前端设计。
377Khz。<br>
最后,在结论中指出了本论文设计的意义及不足,还需完成版图设计后仿真等工作。<br>
9.学位论文郭婷1.6MHz同步整流DC-DC降压转换器设计2007
随着电子技术的快速发展,集成开关电源已在通讯、电子计算机、消费类电子产品等领域获得了广泛应用。高效率、高可靠性、低能耗、低噪声、抗干扰和模块化,是目前电源芯片的主要发展趋势。为适应便携式电子产品的应用要求,必须采用新技术,不断完善电源管理芯片的性能。
制新技术-现代电子技术2007,30(18)
研究了一款新型的脉宽调制(PWM)控制电路,该电路结构将传统的误差放大器,斜坡补偿和峰值电流检测电路转化为一个多输入的求和比较器来实现.从而使DC/DC转换结构变得简单,并且能够避免传统结构在PWM比较器输出的占空比大于50%时的稳定性问题.经HSpice仿真验证后得出该电路可适用于各种高精度DC/DC开关电源.
10.期刊论文安森美半导体固定开关频率电流模式电源的过载补偿-中国集成电路2004,""(12)
电流模式电源的工作原理是基于对流经电感的峰值电流的监视.通过调整功率开关关断时的峰值电流设置点,使反馈环路能够稳定流向给定负载的功率.但是在某些情况下环路要求获得最大的输出功率,这种情况发生在启动期间或转换器过载或短路时.然而,脉冲宽度调制(PWM)控制器的内部电路中含有几个影响反应时间的级联逻辑门.图1a显示了安森美半导体()固定频率控制器NCP1200的简化电路:
本论文提出了一种基于峰值电流模式的离线式开关电源控制器芯片。它采用脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)和脉冲跨周期调制(PSM,Pulse Skipping Modulation)结合的方法,在反馈电压处于3.35~4.75V时采用脉冲宽度调制,按时钟下降沿开启、峰值电流关断的方式周期性地输出控制波形,以保证重载时系统的高效率和小纹波。在反馈电压处于4.75~5.5V时采用脉冲跨周期调制,停止输出控制波形,使功率开关管处于关断状态,直到反馈电压小于4.75V为止,从而减小了功率开关管的开关损耗,保证了轻载时的高效率。为了降低系统的电磁干扰(Electro Magnetic Interference,EMI),采用频率扩展的方法,将功率开关管开关瞬间迅速变化的电压和电流的高次谐波平坦化。本芯片采用引脚复用策略,只有三个引脚,结构简单,应用方便。此外,芯片还具有过压保护、欠压保护、短路保护、内部电流死区控制、内部斜坡补偿等功能,可靠性高。芯片采用TSMC公司的0.6μm BCD信号工艺实现。仿真结果表明,芯片可实现脉冲宽度调制和脉冲跨周期调制及相互之间的平稳转换。用于锂电池充电器时,可实现恒压充电和恒流充电及两种模式之间的平稳过渡。用于电源适配器时,具有良好的输出电压调整率和负载调整率。芯片最高转换效率可达98%。<br>
随着消费类电子、汽车电子和通信电子的不断发展,电源管理芯片的重要性日益突出,在以电池为供电主体的便携式电子产品中更是如此。<br>
电流控制在传统的电压型控制基础上引入了电流反馈实现了双环控制,使系统的稳定性和瞬态响应性能得以明显优化改善,目前便携式电子产品中的小功率开关电源普遍采用这种控制技术。脉冲宽度调制(PWM)在重负载下具有高效,高精度,抗噪声干扰能力强等优点,是目前开关电源中应用最多的一种调制方式。<br>
整体电路采用华润晶芯1.8μm Bipolar工艺库设计,使用Cadence Spectre作电路仿真,使用Cadence Composer绘制版图,介绍了实现电路的工艺流程和版图层次。对版图进行DRC、LVS验证,完成了整体设计。
6.学位论文苑婷高效率、低功耗的离线式开关电源控制器芯片的设计与实现2010
近年来,便携式电子产品的迅猛发展促进了电源管理芯片需求的增长,同时也带来了新的机遇和挑战。开关电源以体积小、重量轻和效率高等特点被广泛应用于手机、电脑、数码相机等几乎所有的电子设备。开关电源控制器的低功耗、高电能转换效率是设计者不断追求的目标。本课题针对开关电源中的离线式控制器进行研究,目的是设计一款高效率、低功耗的通用离线式开关电源控制器芯片。<br>
作者:樊继斌
学位授予单位:西安电子科技大学
1.学位论文陈冠旭基于CMOS工艺的峰值电流模式DCDC开关电源的设计2009
电源在各种电子设备中占有重要地位,它是一切电路能否正常工作的基础,它的性能直接关系到许多电力电子设备的性能。开关电源体积小、重量轻、效率高、性能好,广泛应用于各种电子产品,诸如手机、MP3、PDA、手提电脑等,已经成为市场的主流。因此,设计开发高效率、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。<br>