2007年E题 开关稳压电源设计报告
开关稳压电源(E题)
07年全国大学生电子设计竞赛电子科技大学成都学院获奖队伍论文开关稳压电源（E题）摘要本设计采用可调直流电平与三角波比较输出PWM波，控制功率开关管HUF75652G3，与铁氧体电感构成BOOST拓扑DC－DC升压主回路。
采用C8051F020单片机作为主控制器，利用其内部自带的AD完成对输出电压、电流的检测并通过DA控制PWM波产生模块完成对输出电压值的设定。
输出电压的稳定则由软件反馈控制自制PWM发生器输出脉宽变化实现。
单片机检测电流并实现过流保护，电流值正常后控制主电路恢复工作。
系统采用ZLG7290控制的键盘进行输入控制，采用128×64点阵的LCD作为输出显示，操作灵活，界面友好。
经测试，系统效率达90％，电压调整率小于0.2%，负载调整率小于0.5%，其他各项指标也都满足题目最高要求。
关键词：PWM产生，BOOST，C8051F020，软件反馈一系统核心方案论证1.1 DC-DC主回路拓扑由题意，输出电压最小值为30V，U in最大值为21×√2V，略小于30V，能判断DC-DC部分可做成升压模块。
方案一：采用电压型推挽方式加正激变压器方式升压。
升压容易实现，但控制不好会使两个开关管占空比不一致，造成单管发烫，影响效率；或死区时间达不到要求，有烧毁开关管的危险，且引入隔离变压器还会对系统及制作带来负担。
方案二：BOOST型DC-DC升压方式，如图1。
使用单开关管，能降低开关管损耗，且控制容易，电路较为简洁，但在功率较高的情况下，电感设计要求较高，经验成分多，设计不好会造成过大的冲击电流，影响效率也容易使开关管损坏。
图1 BOOST升压方案选择：根据题目要求，最大功率为70W，属于中小功率范围，可以不采用隔离变压器，故折衷考虑，采用较为简洁的方案二。
1.2 控制方案1.2.1 DC-DC模块控制方案方案一：采用集成的开关电源控制芯片，外围器件少，PWM波形精确，性能良好，但由于集成度高，功能较为固定，扩展性不强。
07开关电源第一名报告
2007年全国大学生电子设计竞赛一等奖作品开关稳压电源发布时间: 2007-11-27 20:27:22作者:责任编辑:开关稳压电源作者：陈国贞陈涛李强一等奖作品摘要：使用PWM控制器SG3524设计并制作了一种推挽型DC/DC变换器，输出电压可在30～36V可调，系统效率可以达到92%。
整个变换器由C8051F020型单片机作为控制核心，可以将输入输出电压、电流和系统效率显示出来，并可以对输出电压预设和步进调整，还可以实现过流保护和过压欠压指示，完成了基本部分和发挥部分的所有要求。
关键词：推挽 SG3524 C8051F020Abstract: Using PWM controller SG3524, we designed and produced a push-pull DC/DC converter ,whose output voltage can be adjustable from 30V to 36V .The system efficiency can reach 92%.The converter uses C8051f020 as a controller .The input and output voltage ,input and output current ,and system efficiency can be displayed . It also has over-current protection ,over-voltage and under-voltage instructions. You can preset and step the output voltage. The converter realizes all the basic part and exertion part requirements.Keywords:push-pull SG3524 C8051F020一、系统方案选择与论证1.主回路拓扑方案选择与论证方案一：非隔离式升压型DC/DC变换器（图省）如图1，功率开关管和负载直接与整流电路串联，输出电压可以通过公式一求得，该方案简单，调整方便，可靠性高，但是在大功率输出时效率提到很高则变得非常困难，而且输入输出之间没有电的隔离。
开关稳压电源技术报告1
数控开关稳压电源技术报告目录一、任务与要求1、 任务设计并制作一个能将交流电变换为直流电的稳定电源。
2、 要求（1 ）稳压电源 在输入电压 220V 、50Hz ,电压变化范围+ 15%〜—20%条件下：a. 输出电压可调范围为 +5V 〜+12V,步进0.1V 可调；b. 最大输出电流为 1.0A ;c .纹波电压（峰-峰值）w 50mV （最低输入电压下，满载）;d.电压调整率w 1%,负载调整率w 2%;e.具有过流及短路保护功能；（2） 稳流电源 在输入电压固定为+ 12V 的条件下：a. 输出电流：0〜500mA ，且2mA 步进可调b. 负载调整率w 1% （输入电压+ 12V 、负载电阻由200Q - 300Q 变化时，输出电流为 20mA 时的相对变化率）（3） 用数字显示输出电压和输出电流。
、方案比较与选择方案1:采用分立元件，例如自激式开关稳压电源，电路原理图如下:编出整疣应嫂输肋电诲E ---------＞探护动忤电路 —检刑输入电压为AC220/, 50Hz 的交流电，经过滤波，再由整流桥整流后变为直流，通过控制电 路中开关管的导通和截止使高频变压器的一次测产生低压高频电压，经由小功率高频变压器藕合到二次测，再经整流滤波，得到直流电压输出。
为了使输出电压稳定，用了TL431取样，将误差经光耦合放大，通过 PWM 来控制开关管的导通与截止时间（即占空比），使得JC 审电 七*7疋一tFl输出电压保持稳定。
由上可见，这种方案电路比较复杂，调试难度大，所以不可行。
万案2 :DC-DC变换采用BUCK型变换器，用A/D不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差，利用片内PWM模块输出PWM波，直接控制电源的工作。
ARM扩展按键、数码显示功能实现数控输出电压。
此方案电路虽简单，但均由分立元件组成，受干扰大；并且PWM模块中单片机52控制程序复杂，考虑与A/D程序切换等因素，会造成输出的PWM波形延迟、失真，这样致使输出电压不够稳定等等。
07开关稳压电源设计报告
开关稳压电源设计报告（1）摘要基于电路设计的要求，开关稳压电源电路主要由隔离变压、整流滤波、DC-DC 变换器、控制系统、显示等电路模块组成。
选择了Boost升压变换器实现DC-DC变换，电路结构简单，转换效率高；选用小导通电阻、高开关速度的IRF640管为开关管，选用快速恢复二极管RHRP15120整流，减少反向导通时间，降低损耗。
控制系统选用单片机ADuC812和脉宽调制控制器SG3525通过双闭环回路共同控制DC-DC变换电路，实现输出电压稳定、可调；SG3525产生高频脉冲控制DC-DC变换，ADuC812实现显示、A/D 和D/A转换、过流保护、处理电压反馈信号、对ADuC812进行控制、显示和人机交换等功能。
通过实验验证电路实现了设计要求的全部基本指标，并且DC-DC变换效率达到85%。
电路设计还有很多不足，各项设计指标还有待进一步提高。
1系统方案设计与论证1.1 设计思路基于题目的基本要求，可以采用图1所示的方案。
系统主要由隔离变压、整流滤波、DC—DC变换器、控制系统、显示等电路模块组成。
隔离变压模块实现220VAC变压为18VAC，再经整流滤波电路转换为直流电压；控制器模块实现数码管显示、A/D和D/A转换、过流保护、DC—DC电压输出控制和稳压、显示、人机交换等功能;过流保护电路实现输出电流过流保护功能；同时，电压负反馈电路进一步对负载电压进行精确控制。
1.2方案的论证1.2.1 DC-DC主回路拓扑设计的要求是进行升压变换，选择了Boost变换器。
Boost换器电路结构简单，由开关管、二极管、电感、电解电容等元件组成，便于进行电路设计，稳压性能优，并且转换效率高。
原理图如图2所示。
开关稳压电源设计报告（2）[接（1）]1.2.2控制方法及实现方案控制系统有两种设计方案：(1) 方案一：单片机来实现整个系统的控制。
该方案的优点：布线简单，硬件设计节省时间；该方案的缺点：⒈控制软件编程工作量大、难度大；⒉所有的控制都由单片机来实现，对单片机的硬件资源要求很高；⒊该设计要求对DC-DC变换器实现PWM控制的开关频率至少要为100KHZ，这是单片机难于实现的。
开关稳压电源设计报告参考模板
开关稳压电源设计报告摘要 本设计是对2007年全国大学生电子竞赛的E 题。
电路的设计是利用并联型开关稳压电源的拓扑结构，通过分析以ICTL494芯片为核心的PWM 控制器的工作原理，实现了DC —DC 变换。
得出适合于设计要求的主电路的结构，并在此基础上设计出控制电路、保护电路、驱动电路。
运用调节占空比的大小自动控制输出电压，并对各部分电路的原理进行分析。
设计出电路的闭环控制系统，使电源工作在一个稳定的系统，并留出20%较大的控制余量。
根据设计要求以及主电路的结构，对电路中各参数进行计算。
最后对电路进行测试，并根据其进行改进。
关键词：开关稳压电源 PWM ICTL494芯片 驱动电路1．题目分析与方案论证：R LU 1=开关稳压电源图1 电源框图a. 题目分析: 题目给出的框图如图1所示。
该方案是通过变压器降压，再经过整流电路、滤波电路得到直流电，再经过DC-DC 的变换控制电路，得到要求的直流电。
要使电路能达到设计要求，DC-DC 变换的关键是PWM 控制。
它是开关电源的核心部分，由功率变换和高频整流两部分组成。
题目需要将直流电源转换成大于输入电压的稳定的输出电压。
串联型稳压电路是降压型的电路，并联型稳压电路是升压型的电路。
所以我们采用的并联型开关稳压，通过升压电路，能使得输出电压大于输入电压。
通过调节占空比使输出电压为30V-36V 可调。
图2 方案一框图图3 方案二框图方案一的电路简单，清晰，易于操作调试。
且PWM的的外围参数设置方法多样。
易控制方案二的优点是线性可调，但是高频变压器绕制要求较高，整体配置调试难度大。
因此，我们选择方案一。
2．桥式整流电路与电容滤波电路图4 桥式整流电路与电容滤波电路首先把交流电转化成直流电。
这里采用桥式整流。
桥式整流与半波整流的相比，输出电压的脉动小很多。
由于还需要进行DC-DC的确变换，对直流的要求不是很高，所以在整流后只加上一个电容进行滤波，以减小整流后直流电中的脉动成分。
开关稳压电源设计报告
开关稳压电源(E)题设计报告摘要基于现代电力电子变换和控制理论，采用移相全桥零电压零电流软开关等先进技术，实现了开关稳压电源。
软开关技术的采用降低了开关损耗，提高了效率。
控制电路以移相全桥软开关专用芯片UC3875为核心组成，外围器件少，实现简单；以MOSFET 作为功率开关器件，可以使变换器工作在较高的开关频率；采用脉冲变压器作为驱动，减少了所需的驱动电源；以UC3842构成的开关电源作为控制电路的电源，进一步提高了电路的效率。
数字设定及显示电路由单片机C8051来实现，通过键盘可以对输出电压进行设定和调整，并能够直观方便显示各种主要参数。
测试结果表明，设计的开关稳压各项技术指标达到或超过设计要求。
电源具有输出电压控制精度高、纹波小、效率高，工作可靠等优点。
一、方案论证本电路的设计主要分为DC-DC主回路拓扑和控制电路两大主要部分。
1.DC-DC变换器主回路拓扑的选择DC-DC变换器主电路拓扑主要有单端式、推挽式、半桥式、全桥式几种结构型式，前三种拓扑结构适用小功率的应用场合，可以满足本题中输出功率的设计要求。
但考虑题目对效率提出了较高的要求，故本设计采用了便于实现软开关的全桥式拓扑结构。
采用移相全桥软开关的工作模式，可以降低功率器件的开关损耗，提高变换效率。
采用的全桥式主电路拓扑结构如图1所示。
LR2图1 全桥式开关电源主电路拓扑结构2．控制方法及实现方案对于全桥式拓扑变换结构，目前最常用的为两种方式：一种为常规的脉宽调制（PWM）控制方式，另一种为移相（phase-shifting-control）PWM控制方式。
Q 1Q 2Q 3Q 4(a) 双极性控制方式Q 1Q 2Q 3Q 4(b) 移相控制方式常规PWM 控制方式中，斜对角功率开关管Q 1、Q 4为一组，同时导通或截止；Q 2、Q 3为另一组，也同时导通或截止。
在这种控制方式中，功率变换是通过中断功率流和控制占空比的方法实现的，工作频率恒定。
2007年电子设计大赛E题-开关稳压电源
Boost升压电路
占空比D的计算
U2 15 21v, U IN 18 26v UO 1 U IN 1 D U IN 18v, UO 36v Dmax 0.5 U IN 26v, UO 30v Dmin 0.13
2019/12/3 27
开关稳压电源（E题)—参数计算
⑥ DC-DC变换器的效率≥70% （U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
⑦ 具有过流保护功能，动作电流IO=2.5±0.2A
2019/12/3
5
开关稳压电源（E题)—题目/分析
2．发挥部分 ① 进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）； ② 进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）； ③ 进一步提高效率，使≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A） ④ 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态； ⑤ 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，
二、要求
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：
1．基本要求
① 输出电压UO可调范围：30V～36V； ② 最大输出电流IOmax：2A； ③ U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%(IO=2A)
④ IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%(U2=18V)
⑤ 输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V （U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
方案 选择
2019/12/3 13
开关稳压电源（E题)—方案选择
要求:
① 输出电压UO可调范围：30V～36V；
② 最大输出电流IOmax：3A；
③ 保护功能
开关稳压电源
隔离 U1= 220V AC 变压器 U2=18VAC
开关电源稳压电源设计报告
开关稳压电源摘要：本系统以直流电压源为核心，MSP430F149单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进。
并可由LED显示实际输出电压值。
本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器输出，实现数字给定。
实现数控可调稳压。
单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过采样后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，这样构成稳定的电压源。
关键词：数控恒压源闭环控制一.设计任务及要求1.设计任务: 设计制作具有一定电压范围和功能的数控电源.2.设计要求在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：1．基本要求（1）输出电压U O可调范围：30V～36V；（2）最大输出电流I Omax：2A；（3）U2从15V变到21V时，电压调整率S U≤2%（I O=2A）；（4）I O从0变到2A时，负载调整率S I≤5%（U2=18V）；（5）输出噪声纹波电压峰-峰值U OPP≤1V（U2=18V,U O=36V,I O=2A）；（6）D C-DC变换器的效率η≥70%（U2=18V,U O=36V,I O=2A）；（7）具有过流保护功能，动作电流I O（th）=2.5±0.2A；2．发挥部分（1）进一步提高电压调整率，使S U≤0.2%（I O=2A）；（2）进一步提高负载调整率，使S I≤0.5%（U2=18V）；（3）进一步提高效率，使η≥85%（U2=18V,U O=36V,I O=2A）；（4）排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；（5）能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。
（6）其他。
二、总体方案论证与比较方案一：采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变给定信号间接地改变输出电压的大小。
为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过ADC进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。
全国大学生电子设计竞赛介绍_很有用
二、历届竞赛试题与获奖情况
1、2007年试题及获奖情况 2007年试题及获奖情况
1）试题（本科题A-F),高职题（G-J) ）试题（本科题A F),高职题（G A题、音频信号分析仪（主要属于模拟类） B题、无线识别装置（RFID,射频无线电类） 题、无线识别装置（RFID,射频无线电类） C题、数字示波器（数字电路类） D题、程控滤波器（数模结合类） E题、开关稳压电源（电源类) 题、开关稳压电源（电源类) F题、电动车跷跷板(控制类) 题、电动车跷跷板(控制类) G题、积分式直流数字电压表(数字类) 题、积分式直流数字电压表(数字类) H题、信号发生器(模拟类） 题、信号发生器( I题、可控放大器 （模数结合） J题、电动车跷跷板 （控制类） 2 ）获奖情况
6、评奖
全国大学生电子设计竞赛分为“赛区奖” 全国大学生电子设计竞赛分为“赛区奖”和“全国奖”两种形式。 全国奖” 1)、各赛区竞赛组委会负责本赛区的评奖工作，赛区奖的评奖等级及各 1)、各赛区竞赛组委会负责本赛区的评奖工作，赛区奖的评奖等级及各 奖项获奖比例由各赛区根据实际情况自行确定。为鼓励学生广泛参与 这一活动，建议各赛区设置“成功参赛奖” 这一活动，建议各赛区设置“成功参赛奖”或类似意义的奖项，凡按 时完成竞赛内容、达到基本要求的参赛队均可发给“成功参赛证书” 时完成竞赛内容、达到基本要求的参赛队均可发给“成功参赛证书” 或类似奖项证书。 2)、赛区评审结束后，各赛区竞赛组委会将本赛区竞赛优秀参赛队的设 2)、赛区评审结束后，各赛区竞赛组委会将本赛区竞赛优秀参赛队的设 计报告及有关材料报送全国竞赛组委会（报送的具体内容及报送时间 另行通知），报送全国竞赛组委会评奖的优秀参赛队数分别不超过本 赛区本科生组和高职高专学生组实际参赛队总数的10%。全国竞赛组 赛区本科生组和高职高专学生组实际参赛队总数的10%。全国竞赛组 委会根据全国专家组的评审结果确定全国一、二等奖，获奖总数原则 上不超过全国实际参赛队总数的8%。对于同一题目，同一所学校获得 上不超过全国实际参赛队总数的8%。对于同一题目，同一所学校获得 全国一、二等奖的队数分别不超过3 全国一、二等奖的队数分别不超过3个。 3)、本科生组和高职高专学生组分别评奖，各设索尼杯。 3)、本科生组和高职高专学生组分别评奖，各设索尼杯。 4)、全国大学生电子设计竞赛设立“赛区优秀组织奖”， 对竞赛组织中 4)、全国大学生电子设计竞赛设立“赛区优秀组织奖” 表现出色的赛区竞赛组委会给予表彰奖励；同时设立“优秀征题奖” 表现出色的赛区竞赛组委会给予表彰奖励；同时设立“优秀征题奖”， 对竞赛征题工作中表现突出的个人给予表彰奖励。
开关稳压电源实验报告
开关稳压电源1．方案论证本设计是根据本次电子竞赛题目的基本要求所制作的开关稳压电源，系统分为AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、数字设定与显示电路、保护和测量电路等四部分。
现对系统重要部分作方案论证。
1.1 DC-DC主回路拓扑的选择根据题目要求D C-DC变换器由以下两种方案可实现：1）采用Boos t型拓扑结构变换器实现；2）采用推挽型拓扑结构变换器实现。
Boost变换器容易实现，且技术成熟；推挽变换器中可能出现单向偏磁饱和，容易使开关管损坏。
经比较，决定主回路拓扑结构采用B oost型拓扑结构变换器。
1.2 控制方法方案一脉冲宽度控制脉冲宽度控制是指开关工作频率(即开关周期)固定的情况下直接通过改变导通时间来控制输出电压大小的一种方式。
因为改变开关导通时间就是改变开关控制电压的脉冲宽度，因此又称脉冲宽度调制(P WM)控制。
方案二脉冲频率控制脉冲频率控制是指开关控制电压的脉冲宽度不变的情况下，通过改变开关工作频率(改变单位时间的脉冲数，即改变T)而达到控制输出电压大小的一种方式，又称脉冲频率调制(PFM)控制。
PWM控制方式因为采用了固定的开关频率，因此，设计滤波电路时就简单方便,而脉冲频率控制方式开关频率不确定，滤波电路较复杂，对硬件要求高。
所以采用方案一作为控制方法。
1.3提高效率的方法提高开关电源的效率方法：(1)采用软开关PWM变换控制技术提高效率；(2)改进驱动电路及优选参数提高效率；(3)改进缓冲吸收电路及参数选取提高效率；(4)改进磁性部件的设计提高效率；(5)正确选取功率器件，降低损耗提高效率等。
本设计采用提高效率的方法有：(1)改进缓冲吸收电路及参数选取提高效率；(2)改进磁性部件的设计提高效率；(3)正确选取功率器件，降低开关损耗提高效率。
稳压电源课程设计报告
目录引言 (1)1 设计目的及要求 (2)1.1 设计目的 (2)1.2 设计要求 (2)2 设计原理及其方案比较 (2)2.1 方案一 (2)2.2 方案二 (3)2.3 方案比较与实施方案 (3)3 单元电路的设计 (4)3.1 电源变压器 (4)3.2 整流电路 (4)3.3 滤波电路的设计 (5)3.4 稳压电路的设计 (6)4 电路仿真与电路板制作 (7)4.1 模拟仿真 (7)4.2 焊接和实物 (7)4.2.1 焊接 (8)4.2.2 电路实物图 (9)4.2.3 硬件调试 (9)5 总结思考与致谢 (10)参考文献 (10)附录一电路原理图 (11)附录二元器件清单 (12)引言在电子电路中，电子系统都要求用稳定的直流电源，日用电器通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，而人们在日常生活中都使用220V交流电源，因此，需要将交流电变换成直流电。
将交流电压变换为直流电压并使之稳定的设备就是直流稳压电源，它主要由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路四部分组成。
本文介绍了一种采用7812，7912系列稳压器实现功能，融入了整流桥式的整流作用以及电容的滤波作用，共同实现多路直流稳压电源的输出。
主要阐述如何使用以上集成芯片完成对生活中经常要用到小功率稳压电源的设计，其中对包括参数的选取、实际情况对电路的影响的解释，以及对今后设计同类电路的总结。
在设计过程中主要运用Multisim进行软件仿真，展现了Multisim在硬件设计过程中的强大功能。
其便捷性对我们今后的硬件设计提供了重大帮助!关键词：单相桥式、稳压电源、Multisim、滤波多路输出直流稳压电源1 设计目的及要求1.1 设计目的1、通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电路、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源；2、掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。
1.2 设计要求1、要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50HZ交流电源输出±12V直流电压；2、选定电路方案，完成对确定方案电路的设计。
全国电子设计大赛-开关稳压电源报告
开关稳压电源摘要：本设计的开关电源由隔离变压器、整流滤波和DC—DC变换网络组成。
设计的关键是DC～DC变换器，它包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器等所有功率器件和控制模块，而控制模块的设计又是DC/DC的核心，我们使用PWM调制的专用芯片UC3842来实现DC/DC变换的控制模块。
芯片内部集成了振荡器(由外接电阻电容来决定频率)，误差比较器，PWM调制器等，有保护电路和驱动电路。
为达到电源数字化，显示实时电压值和使用按键步进输出电压值，采用了单片机AT89S52控制UC3842开关电源模块的方法来实现。
关键字：整流滤波PWM调制boost升压DC-DC变换器一、引言电源是所有用电设备的心脏．为设备提供动力。
而直流开关电源是各种电源中应用范围最广和市场最大的一种，包括AC／DC和DC／DC。
直流开关电源经过几十年的发展，集中了许多高新技术，包括新型功率半导体器件、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，已经形成了具有高工作频率、高效率、高功率密度、高可靠性等特征的现代直流开关电源。
1.1 基本要求在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：（1）输出电压U O可调范围：30V～36V；（2）最大输出电流I Omax：2A；（3）U2从15V变到21V时，电压调整率S U≤2%（I O=2A）；（4）I O从0变到2A时，负载调整率S I≤5%（U2=18V）；（5）输出噪声纹波电压峰-峰值U OPP≤1V（U2=18V,U O=36V,I O=2A）；（6）DC-DC变换器的效率 ≥70%（U2=18V,U O=36V,I O=2A）；（7）具有过流保护功能，动作电流I O（th）=2.5±0.2A；二、系统设计2.1方案选择方案一：单片机来实现整个系统的控制。
布线简单，硬件设计节省时间；控制软件编程工作量大、难度大；所有的控制都由单片机来实现，对单片机的硬件资源要求很高,这是单片机难于实现的。
开关稳压电源(E题)设计报告-国赛一等奖-大学生电子设计竞赛(DOC)
开关稳压电源(E题)设计报告-国赛一等奖-大学生电子设计竞赛(DOC)开关稳压电源（E题）摘要本系统以Boost升压斩波电路为核心，以MSP430单片机为主控制器和PWM信号发生器，根据反馈信号对PWM信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。
系统输出直流电压30V～36V 可调，可以通过键盘设定和步进调整，最大输出电流达到2A，电压调整率和负载调整率低，DC-DC变换器的效率达到93.97%。
能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。
系统特色：1）输出电压反馈采用“同步采样”方式，能有效避免电压尖峰对信号检测的影响。
2）采用多种有效措施降低系统的电磁干扰（EMI），增强电磁兼容性（EMC）。
3）具有完善、可靠的保护功能，如：过流保护、反接保护、欠压保护、过温保护、防开机“浪涌”电流保护等，保证了系统的可靠性。
1方案论证1.1DC-DC主回路拓扑方案一间接直流变流电路：结构如图1-1所示，可以实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远小于或远大于1的情形，但由于采用多次变换，电路中的损耗较大，效率较低，而且结构较为复杂。
方案二 Boost升压斩波电路：拓扑结构如图1-2所示。
开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持住，输出电压与输入电压的关系为UO=(ton+toff)，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。
该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。
E LC UOR LVD图1-1 间接直流变流电路图1-2 Boost升压斩波电路拓扑结构综合比较，我们选择方案二。
1.2控制方法及实现方案方案一利用PWM专用芯片产生PWM控制信号。
此法较易实现，工作较稳定，但不易实现输出电压的键盘设定和步进调整。
方案二利用单片机产生PWM控制信号。
让单片机根据反馈信号对PWM信号做出相应调整以实现稳压输出。
07国赛 开关稳压电源 实验报告
2007全国大学生电子设计竞赛题目E：《开关稳压电源》组员：魏翔、林健、刘雄威指导老师：袁月峰摘要该电源以单端反激式DC-DC变换器为核心。
市电通过自耦式调压器，隔离变压器，整流滤波后产生直流电压，经DC-DC变换得到题目所需输出电压，实现了开关稳压电源的设计。
DC-DC变换器采用脉宽调制器（PWM）TL494，通过调节占空因数使得输出电压U O在30V～36V范围内可调；微控制器与键盘显示构成了控制显示模块，能对输出电压进行键盘设定和步进调整，并显示输出电压、电流的测量和数字显示功能，形成了良好的人机界面。
关键词：DC-DC变换器，脉宽调制器（PWM）AbstractThe power supply to the single flyback type DC-DC converter as the core. The utility through autoformer type pressure regulator, the isolated transformer, rectifier filter produce DC voltage, the DC-DC transform get subject output voltage needed, realized the switching voltage stabilizer for the design. DC-DC converter using pulse width modulator (PWM) TL494, through the adjustment of empty factor makes the output voltage UO in 30 V ~ 36 V range adjustable; Micro controller and the keyboard display form control and display module, the output voltage can set the keyboard and step adjustment, and shows that the output voltage, current measurement and digital display function, forming a good human-machine interface.Keywords: DC-DC converter, pulse width modulator (PWM)1方案论证1.1DC-DC主回路拓扑适合本系统的DC-DC变换器，利用TL494芯片作为控制核心，该芯片抗电压波动能力强，并可使负载调整率得到明显改善，而且其频响特性好，稳定裕度大，过流限制特性好，具有过流保护和欠压锁定功能。
开关稳压电源设计实验报告
模电课程设计报告一．设计题目开关稳压电源二．设计技术参数要求输入电压在10到15V之间，输出电压稳定在7V。
最优指标为10%。
三．设备、仪器及器件清单仪器类：1.信号源：函数信号发生器一台2.电源：直流稳压电源一台3.示波器一台4. 万用表、面包板各一块元器件类：1. 9013三极管1个2.电阻：10K,47KΩ，1.2KΩ，1KΩ,电位器等3.电容：100μF4.电感100uh5.导线若干测试条件：频率为1KHZ，幅度为10V的三角波，输入电压从10V至15V。
四．电路图或仿真图仿真电路图（1-1）实物连接（1-2）五．原理介绍首先让我来介绍我们的实验：我们的实验名字叫开关稳压电源。
“开关”两字正是我们所要表达的核心内容。
开关的意思是调整管工作在开关工作状态。
在我们的电路图中三极管正是工作在这种开关的状态才能稳定输出电压的。
三极管在仿真电路中的工作状态（1-2）这里有两个运放LM324N，U1的2脚用来输入三角波，为什么用三角波呢？通过以前的理论知识我们知道我们可以利用三角波经过比较器来产生方波，并能改变它的占空比，从而可以直接控制三极管的饱和和截止状态。
上图示波器的波形中高电平意味着三极管工作在饱和状态，低电平表示三极管工作在截止状态。
我们知道如果我们要想起到稳压作用必须有反馈信号来检测我们的负载电压是否符合要求。
所以我们在这里设计了一个检测电压信号的反馈系统。
R2和R3是两个滑动变阻，我们通过调节R2和R3的电阻比值和基准电压来实现数据的搭配用以稳定负载电压在七伏。
我们经过理论上的计算如果U2的第三脚的基准电压取5V，那么我们的采集电压也应设定在5V。
因为输出电压要求稳定在7V，所以R2：R3=2:5。
因为只是采集电压所以我们尽量给它大点的电阻，减小对负载的影响。
电感L起到储能作用，电容C起到滤波作用。
因为有反馈信号所以理论上LC越大越好。
这里我们取的L=100uf。
二极管起续流作用，电感放电经过二极管形成回路。
07年电赛资料
2007年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）2007年9月3日8:00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能A、B、C、D、E、F题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在G、H、I、J题中任选一题，也可以选择其他题目。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。
（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2007年9月6日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
音频信号分析仪（A题）【本科组】一、任务设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。
二、要求1．基本要求（1）输入阻抗：50Ω（2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V（3）输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz（4）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的频率分量的功率值。
）（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。
（6）分析时间：5秒。
应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。
2．发挥部分（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。
（2）输入信号包含的频率成分范围：20Hz～10kHz。
（3）增加频率分辨力20Hz档。
（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。
开关稳压电源设计报告---第二组
二、模块电路方案论证与选择
1 、稳压电源的设计方案 DC-DC 变换电路包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。输入与输出 隔离，虽然安全系数比较高，但隔离变压器具有漏磁和损耗等不利缺点，从而会 造成效率降低，根据本研究的要求，并没有要求输入与输出隔离，所以采用非隔 离方式进行本次的电路设计。 方案一：并联（升压 Boost）型开关稳压电路 当可控开关 V 处于导通状态时，电源 E 向电感 L 充电，充电电流基本稳定 为 I，同时电容 C 上的电压向负载 R 供电。因 C 值很大，基本保持输出电压恒 定。设 V 处于通态的时间为 ton，关断时间为 toff 一个周期的时间为 T，输出电 压的计算公式：UO =
0 / 13
开关稳压电源设计报告 摘要： 作品以开关稳压电源为原理，使用高性能 IRF640 场效应管，通过
MSP430F5438A 单片机内部的定时器的比较功能，产生 PWM 波以控制 Boost 升 压斩波电路的输出电压， 开关工作频率达 20KHz，微调 PWM 波的占空比可以控 制 Boost 电路输出不同的电压。 此系统电路主要包括整流滤波模块、DC-DC 变换电路模块、继电过流保护 模块、稳压模块。设计的本课题的开关稳压源输出电压可以实现在 30V~36V 之 间输出，可以达到输出电流大于 2A，效率大于 86%，效果相对较好。 该系统操作灵活，界面友好。经过测试，作品基本达到了题目基本要求和扩 展要求的功能。 关键词：开关稳压电源；DC-DC；单片机
默认电压、电流输 默认电压、电流输 出及显示 出及显示
判断加按键是否按下 判断加按键是否按下
Y
改变 CCR1 值，调整 改变 CCR1 值，调整 输出 PWM 占空比， 输出 PWM 占空比， 使得输出电压 +1 使得输出电压 +1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2007年E题开关稳压电源本系统以C8051F020为核心，电压可预置，步进电压为1V，输出电压范围为30V到36V，输出电流为0-2A。
可显示预置电压，实测电压，实测电流，实测效率。
该系统主要由最小单片机系统，PWM信号控制芯片TL494，开关电源升压主回路，A/D以及D/A组成。
系统通过键盘预置电压值送给TL494形成闭环反馈回路，采样康铜丝上的电压间接推算出电流并显示。
本系统具有调整速度快，精度高，电压调整率低，负载调整率低，效率高，无需另加辅助电源板，输出纹波小等优点。
一、方案论证与比较1.1 DC-DC主回路拓扑的方案选择DC-DC变换有隔离和非隔离两种。
输入输出隔离的方式虽然安全，但是由于隔离变压器的漏磁和损耗等会造成效率的降低，而本题没有要求输入输出隔离，所以选择非隔离方式，具体有以下几种方案：方案一：串联开关电路形式。
开关管V1受占空比为D的PWM波的控制，交替导通或截止，再经L和C滤波器在负载R上得到稳定直流输出电压Uo。
该电路属于降压型电路，达不到题目要求的30--36V的输出电压。
（见图1）图1图2图3方案二：并联开关电路形式。
并联开关电路原理与串联开关电路类似，但此电路为升压型电路，开关导通时电感储能，截止时电感能量输出。
只要电感绕制合理，能达到题目要求的30--36V，且输出电压Uo呈现连续平滑的特性。
（见图2）方案三：串并联开关电路形式。
实际上此电路是在串联开关电路后接入一个并联开关电路。
用电感的储能特性来实现升降压，电路控制复杂。
（见图3）由于本题只需升压，故选择方案二。
1.2 控制方法的方案选择方案一：采用单片机产生PWM波,控制开关的导通与截止。
根据A/D后的反馈电压程控改变占空比，使输出电压稳定在设定值。
负载电流在康铜丝上的取样经A/D后输入单片机，当该电压达到一定值时关闭开关管，形成过流保护。
该方案主要由软件实现，控制算法比较复杂，速度慢，输出电压稳定性不好，若想实现自动恢复，实现起来比较复杂。
方案二：采用恒频脉宽调制控制器TL494，这个芯片可推挽或单端输出，工作频率为1--300KHz，输出电压可达40V,内有5V的电压基准，死区时间可以调整，输出级的拉灌电流可达200mA，驱动能力较强。
芯片内部有两个误差比较器，一个电压比较器和一个电流比较器。
电流比较器可用于过流保护，电压比较器可设置为闭环控制，调整速度快。
鉴于上面分析，选用方案二。
1.3 电流工作模式的方案选择方案一：电流连续模式。
电流连续工作状态，在下一周期到来时，电感中的电流还未减小到零，电容的电流能够得倒及时的补充，输出电流的峰值较小，输出纹波电压小。
方案二：电流断续模式。
断续模式下，电感能量释放完时，下一周期尚未到来，电容能量得不到及时补充，二极管的峰值电流非常大，对开关管和二极管的要求就非常高，二极管的损耗非常大，而且由于电流是断续的，输出电流交流成分比较大，会增加输出电容上的损耗。
由于对于相同功率的输出，断续工作模式的峰值电流要高很多，而且输出直流电压的纹波也会增加，损耗大。
鉴于上面分析，本设计采用方案二。
1.4 提高效率的方案选择影响效率的因素主要包括单片机及外围电路功耗，单片机及外围电路供电电路的效率和DC—DC变换器的效率。
详细方案选择见附件1。
二、详细软硬件分析2.1 整体设计：单片机通过键盘控制电压的步进，经过单片机控制D/A提供一个参考电压，与输出电压的反馈分压进行比较，在TL494内部的电压误差放大器产生一个高或低电平，控制脉宽变化，来达到调整输出电压的变化，反复调整后使输出达到设定得值为止。
参考电压输出后电压的反馈调节是由TL494自动调节的，调节速度快。
由于本设计对效率的要求比较高，所以在设计时尽量选用低功耗的单片机，而且单片机的外围电路要尽量少，本系统外围电路只有键盘，显示，和4个运放（A/D和D/A集成在C8051F020内部），这样可以尽可能的提高效率。
框图见图4。
2.2 理论分析与参数计算2.2.1 主回路器件的选择及参数设计：2.2.1.1 磁芯和线径选择。
当交变电流通过导体时,电流将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效应。
电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时,会聚集于总导体表层,而非平均分布于整个导体的截面积中。
线径的选择主要由本系统的开关频率确定。
开关频率越大，线径越小，但是所允许经过的电流越小，并且开关损耗增大，效率降低。
本系统采用的频率为44K，查表得知在此频率下的穿透深度为0.3304mm,直径应为此深度的2倍，即为0.6608mm。
选择的AWG导线规格为21#，直径为0.0785cm（含漆皮）.磁芯选择铁镍钼磁芯，该磁芯具有高的饱和磁通密度，在较大的磁化场下不易饱和，具有较高的导磁率、磁性能稳定性好（温升低，耐大电流、噪声小），适用在开关电源上。
2.2.1.2 其他器件选择见附件2。
2.2.2 控制电路设计与参数设计：控制电路选用TL494来产生PWM波形，控制开关管的导通，Rt,Ct选择为102和24K，频率为，为44KHz。
软启动电路由14脚和4脚接电阻和电容来实现，通过充放电来实现。
启动时间为=（=10uF，R=1K）。
13号脚接地，采用单管输出，进一步降芯片内部功耗。
2.2.3 效率的分析：输出功率计算公式：，输入功率计算公式：。
由于题目要求DC/DC变换器（控制器）都只能由Uin端口供电，不能另加辅助电源，所以单片机及一些外围电路消耗功耗要尽量的低。
为此，在设计本系统时单片机采用低功耗单片机C8051F020,该系统集成了8路12位A/D和两路12位D/A.减少了外加A/D和D/A的功耗。
提高效率主要是要降低变换器的损耗，变换器的损耗主要有MOSFET导通损耗, MOSFET 开关损耗 MOSFET 驱动损耗，二极管的损耗、输出电容的损耗，和控制部分的损耗，这些损耗可以通过降低开关频率等方法来降低。
各级损耗的计算方法如下：1．导通损耗：；2．开关损耗：;3．门级驱动损耗：;4．二极管的损耗：;5．输出电容的损耗：2.2.4 保护电路设计与参数设计：康铜电阻的大小选择：康铜丝主要起两个作用，过流保护和测试负载电流。
康铜丝接在整流输入地和负载地之间，越小越好，这样会使两个地之间的电压很小。
但是如果太小由于干扰问题会造成过流保护的误判，并且对于后级运放的要求比较高，经过实验，选择0.1欧姆的电阻效果比较好。
由于电阻太小，难以测量，所以先测得1欧姆的电阻，然后截取其长度的十分之一。
TL494片内有电流误差放大器。
可用于过流保护。
康铜电阻上的压降，与预先调好的值进行比较.若电流过大，输出高电平，阻止PWM信号产生，开关管处于关断状态，使输出电压降低，形成保护功能。
一旦输出电压降低，导致输出电流降低，检测电压降低，电流误差放大器就会输出低电平，重新产生PWM波形，所以该电路具有自恢复功能。
2.2.5 数字设定及显示电路的设计：由于在输出端采样时测得的反馈电压为输出电压的二十四分之一，即分压为1.5V时输出为36V,分压为1.25V时输出为30V，设计中采用了12位D/A转换精度为0.61mV（参考电压为2.43V），直接输出给TL494提供参考电压。
此外还设置了三个A/D芯片，分别采集输出电压，输出电流，和输入电流。
为了降低功耗，设计中采用了8位数字显示的LCD，SMS0801B为共阴级，下降沿有效，可显示采样得到的各个采样量。
2．3 硬件核心电路如下：(模块电路见附件5)图５ＤＣ－ＤＣ主回路原理图2．4软件设计：本设计的软件设计比较简单，完全出于效率的要求，把外围电路设计的尽可能的少，所以单片机驱动外围芯片均采用I/O口直接控制，没有采用总线方式。
整体软件设计流程图如图6。
三、系统调试调试过程共分三部分：硬件调试，软件调试，软硬件联调。
3.1硬件调试：由于该系统的闭环控制主要由PWM芯片TL494自动控制，单片机主要起输出参考电压，显示等一些辅助作用，再者根据理论值进行元器件的选择由于精度和干扰的影响，往往得到的结果和理论分析值又有一定的偏差，所以硬件调试难度很大。
3.2软件调试：本系统的软件程序完全由C51编写，C语言效率高，但同时也存在一些缺点，比如严格定时比较困难。
在调试过程中采取的是自上至下的调试方法，单独调试好每一个模块，然后在联结成一个完整的系统调试。
3.3 软硬联调：由于本系统的软硬件联系不是很紧密，一般是软件D/A输出后就能直接和硬件相联进行工作，因此在软硬件通调的情况下，系统的软硬件联调的难度不大。
过流检测恢复中断子程序框图见附件5。
图６整体软件设计流程图四、指标测试4.1测试仪器YB4360（60MHz）示波器；DT930F+4位半数字万用表；34401A六位半数字万用表; 自藕调压器(0~250V)。
4.2 指标测试（详细数据见附件七）4.2.1输出电压范围测试结果如表1：表1 输出电压范围测试预置电压（V) 30 31 32 33 34 35输出电压（V) 30.01131.01832.02033.02134.02535.034.2.2电压调整率测试结果如表2：表2 电压调整率测试电压调整率为：以上数据输出电压用六位半表测得，输出电流用四位半表测得4.2.3负载调整率测试结果如表3：表3 负载调整率测试输出电流（A） 2.00 1.53 0.00输出电压（V) 35.995 36.001 35.959 负载调整率：（36.009-35.959）/36.009*100%=0.13%。
4.2.4 噪声及纹波测试：（U2=18V，Uo=36V，Io=2A，示波器AC耦合，扫描速度20ms/div）V opp<= 290mV4.2.5 效率测试：（U2=18V，Uo=36V，Io=2A）Iin= 4.52A，Uin=18.01V，Uo=36.005V ，Io=2A，计算得效率为：88.5%。
4.2.6 过流保护：过流保护动作电流为2.51A4.3 系统对题目的完成情况：4.4各项结果都符合系统指标，产生误差的原因包括：两个不同地之间的干扰等。
五、结论经过四天三夜的辛勤努力，我们实现了题目的全部要求，在某些方面系统性能还超过了题目的要求，但由于时间紧，工作量大，系统还存在许多可以改进的地方，比如电路布局、和抗干扰方面还有很大的提升空间，经过改进，相信性能还会有进一步的提升。
本次竞赛极大的锻炼了我们各方面的能力，虽然我们遇到了很多困难和障碍，但总体上成功与挫折交替，困难与希望并存，我们将继续努力争取更大的进步。
六、参考文献1曲学基等。
新编高频开关稳压电源。
北京：电子工业出版社，20052钱振宇等。
开关电源的电磁兼容性。
北京：电子工业出版社，20053马忠梅等。
单片机的C语言应用程序。