开关稳压电源课程设计

电力电子技术课程设计

目录

一．前言

二，设计方案

1.选择方案

2.各模块方案的比较和选择

三．系统设计与分析

1.总体结构图

2.主电路的设计

3.参数计算

开关稳压电源的设计

一前言

开关电源是一种高效率、高可靠性、小型化、轻型化的稳压电源，是电子设备的主

流电源。开关电源的基本作用就是将交流电网的电能转换为适合各个配件使用的低压直流电做供给使用。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。输入电压为AC220v ，50Hz 的交流电，经过变压器，再由整流桥整流后滤波变为直流电，然后通过功率开关管的导通与截止将直流电压变成连续的脉冲，再经输出滤波后变为直流电。开关管的导通与截止由PWM （脉冲宽度调制）控制电路发出的驱动信号控制。PWM 驱动电路在提供开关管驱动信号的同时，还要实现输出电压稳定的调节、对电源负载提供保护。为此设有检测放大电路、过电流保护及过电压保护等环节。通过自动调节开关管导通时间的比例（占空比）来实现。

二 方案

1. 单片机产生PWM 信号，输出到驱动芯片2101。经滤波消除纹波，实现脉宽调制控制。采用PWM 脉冲方式来实现的开关电源可以简化硬件电路，易于控制和调节，而且具有效率高的优点，可适应本设计对精度的要求。

另外单片机采用超低功耗MSP430可以对反馈信号做PI 计算形成闭环控制，使得输出电压在设定范围内变化，同时可以将给定值与测量值进行液晶显示。其中最为关键的是进行PI 算法过程中比例系数和积分系数的调节，但是结合实际的硬件电路与相关测试数据可以得到适合硬件电路的参数。

2.各模块方案的比较与选择

采用Boost 升压电路，此为隔离型结构，此电路能将一输入电压变换成一较高的稳定输出电压， Boost 升压电路优点为结构简单、动态反应快、转换效率高。 控制电路方案选择。

采用单片机完成，MSP430内部具有定时比较器通过设定其周期及比较值 就可以形成占空比可调的PWM 波，驱动MOSFET 。MSP430内部设计PI 调节，将测量信号（反馈信号）与给定值送入PI 算法，调节输出电压。此方案比较理想。

三 系统设计与分析

1.总体结构图

图1 总体结构图

2.主电路设计

1.本电路由整流滤波电路，升压斩波电路（DC-DC转换器）组成。T1是一交220V 变为14.7V的隔离变压器，T1的变比是220:14.7=15.

2.参数计算

AC-DC变换器选择电压互感器伟220v:14.7v，根据输入参数要求为输入电压在175v到245v,即输入电压最大值为245v,显然220v:14.7v=245v；Uo, 则输出电压最大有效值为Uo=16.4v

整流后为了得到稳定的输出电压需要加滤波电容，串联大电感与Q1，C1形成升压斩波电路。这样14.7V的交流电经过整流滤波后可形成18v左右的直流电。再由升压斩波在C1两端既可得到比较稳定的电源，C2为滤波电容容量为4700μF ，C2选择了9100 μF，C1容量也可以选为4700μF。

DC-DC变换器输入电压Vin=18V输出24V,则由p=ui得i=500/24=20.8输出电流(0~20.8)A,工作频率为20KHZ,则由选择电感值为1.1 mH,电感内阻为0.1z8欧，这样既可以保证电压的稳定性也可以提高开关电源的效率。其中二极管为快恢复型二极管为了保证电路能够正常运行选择其工作电流为30A。