课程设计--直流开关稳压电源设计

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1、《电子科学与技术》课程设计报告课题：直流开关稳压电源设计专业电气工程及其自动化班级2011级三班姓名刘文学号201114240314指导教师日期11目录一、设计任务及要求……………………………3二、总设计流程图………………………………3三、降压型电路工作原理（主电路）…………31、降压斩波电路2、参数的选取四、控制电路的核心（AT89C51）………………5五、驱动电路核心芯片（IR2110）………………6六、总电路图……………………………………8七、设计小结……………………………………9八、附录…………………………………………911一、设计任务及要求设计一款降压型PWMDC-

2、DC开关稳压电源，设计参数如下：1、给定输入电压10V，输入功率20W，要求输出电压5V2、设计主电路3、设计控制电路和驱动电路4、计算主电路电力电子器件参数5、绘制主电路、控制电路和驱动电路电路图6、绘制完整电路图二、总设计流程图主电路驱动电路放大控制电路生成PWM脉冲三、降压型电路工作原理（主电路）1、降压型DC-DC开关电源原理简介将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC交换，完成这一变换的电路称为DC-DC转换器。根据输入电路与输出电路的关系，DC-DC转换器可分为非隔离式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC开关电源属

3、于非隔离式的。降压型DC-DC转换器主电路图如下：11其中，功率IGBT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。驱动VT导通时，负载电压Uo=Uin，负载电流Io按指数上升;控制VT关断时，二极管VD可保持输出电流连续，所以通常称为续流二极管。负载电流经二极管VD续流，负载电压Uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串联L值较大的电感。至一个周期T结束，在驱动VT导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为式中，ton为VT处于导通的时间，toff为VT处于关断的时间;

4、T为开关管控制信号的周期，即ton+toff;α为开关管导通时间与控制信号周期之比，通常称为控制信号的占空比。从该式可以看出，，占空比最大为1，若减小占空比，该电路输出电压总是低于输入电压，因此将其称为降压型DC-DC转换器。负载电流的平均值为11若负载中电感值较小，则在VT管断后，负载电流会在一个周期内衰减为零，出现负载电流断续的情况。因此有降压DC-DC开关电源有非连续电流模式(DCM)和连续电流模式(CCM)两种工作模式。波形图如下所示：在此次设计中，输出电压=5V，输入电压E=10V，所以占空比为：。2、参数的选取：a、电感L的选择这里我们选取的IGBT的开关频率F=

5、10KHZ--50KHZ.①开关的周期T=1/F=1/50KHZ=20us;②占空比α=Uo/Ui=5V/10V=1/2=0.5;③一个周期处在10V电压的时间Ton=ɑT=0.5×20us=10us;④在Ton时间内，纹波电流di=10%＊2A=0.2A，纹波电流控制在+5%以内；⑤在Ton时间内，储能电感L两端压降=10V-5V=5V;⑥根据电感计算公式L=V*dt/di可以得到，在Ton时间内，L=*Ton/di=5V*10us/0.2A=250uH;⑦在实际应用中，往往取理论值的1.5倍，所以估算电感值：L=1.5*250uH=375uH，所以L375uH11这里选取

6、L=2.436mH.b、电容C的选择从降压型开关稳压电源的工作原理可见，输出滤波电容C的选择直接关系着开关稳压电源输出电压中纹波电压分量的大小。在设计降压型开关稳压电源时，输出滤波电容C的容量主要根据对稳压电源输出纹波电压的要求来定。这里选取C=300uF.四、控制电路的核心（AT89C51）单片机简介：单机片是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这里利用单片机89C51生成占空比为50%的PWM波（相应程序见附录），基本接线图如下：11

7、五、驱动电路核心芯片（IR2110）1、IR2110简介： IR2110内部功能由三部分组成：逻辑输入；电平平移及输出保护。根据IR2110的特点，可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端悬浮自举电源的设计，可以大大减少驱动电源的数目，即一组电源即可实现对上下端的控制。IR2110可按如下方式接线：11这里利用IR2110的功率放大作用，将单片机生成的PWM波进行放大后，再发送给主电路的控制开关IGBT，基本接线图如下：六、总电路图结合所有电路模块，可画出总电路图如下：11所观察到的PWM脉冲（占空比5