开关型直流稳压电源.doc

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1、电子课程设计开关型直流稳压电源摘要【摘要】本次设计的主要目的是实现一个开关电源，开关电源在日常生活中应用非常广泛，比如电视机、电脑、冰箱以及其他常用的电子产品都需要开关电源，如今是数字化时代，用单片机实现电子产品十分方便，所以在这次设计中使用了单片机实现。在这次设计文档中，详细阐述了开关电源与线性电源的比较，方案论证，总体结构设计，并附以相关电路图表示，最后生成相关了PCB电路图。【关键词】线性，半导体，开关，储能，转换，控制，滤波，分压一、开关电源方案设计开关电源是指调整管工作在开关方式，即导通和截止状态的稳压电源，缩写为SPS（SwitchingPowerSup

2、ply）。开关电源的核心部分是一个直流变换器。利用直流变换器可以把一种直流电压变成极性、数值不同的多种直流电压。图2.1所示电路的工作过程为：假设基准电压为5v，由于电网波动导致输入电压减小，那么输出电压也将会减少，此时，所采样的电压将减小，假设为4.9v，误差为0.1v，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，当由于电网波动导致输出电压增大时，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。整流滤波电路开关管滤波电路采样电路比较放大脉冲调宽输出输入基准电压+-+-图2.1开关电源原理框图方案1方案1：单片机通过数模

3、转换输出一个电压，用作电源的基准电压，电源可以通过键盘预置输出电压，单片机不加入反馈控制，电源仍要使用专门的PWM控制芯片，工作过程为：当通过键盘预置电压时，单片机通过D/A芯片输出一个电压作为控制芯片的基准电压，这个基准电压可以使得控制芯片按照预置电压值，来输出控制脉冲，以输出期望输出电压。方案2方案2：在方案1的基础上，单片机扩展模数转换器，不断的检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值的差值，调整后，通过D/A芯片输出一个基准电压，控制专门的PWM控制芯片，间接的控制电源工作。方案3方案3：单片机扩展A/D转换器，不断检测输出端的电压，并根据电源输出电压与

4、键盘控制，输出一个PWM脉冲，直接控制电源的工作。综上所述，本设计选择第三种控制方案，单片机使用STC12C5A60S2，其内部自带10位AD转换器，方便使用，简化了电路。二、电路设计本设计的硬件电路分几个模块，分别是：单片机基本电路、LCD1602显示电路、二极管整流电桥、7805稳压电路、开关管电路。1、单片机及其外围电路2、LCD1602液晶显示电路3、二极管电桥4、7805稳压电路5、开关管电路三、元件参数的计算与选择1、储能电感使用储能电感目的在于，在功率开关管截止时，为负载存储能量，电气上的作用是把开关方波脉冲积分成直流电压。本次设计储能电感的磁体要求为

5、工作频率为100千赫兹，直流电阻小于0.3欧姆，饱和电流大于2A。式中为估计最大输入电压下，开关管导通时间，根据设计前辈们的经验，估计为开关周期的30%是比较合适的。代入数据求得，取2、功率开关管的选择输入电压为13左右，则开关管耐压应大于输入电压两倍，根据数据手册，选择的晶体管型号为D882，耐压值40V，集电极电流3A，功率10W。3、滤波电容的选择电容的滤波原理是：利用电容在整流二极管导通期间储存能量、在截止期间释放能量的作用，使输出电压变得比较平滑。滤波电容决定输出电压的纹波，电源通电后，电容器充电，电压值迅速上升到最大值，由于电感电流仍小于输出电流，电容向

6、负载放电，电压下降，产生纹波，在一个脉冲周期中，电容所释放的电量为，设纹波电压峰峰值为，则有（10）式任务要求为脉冲频率为25千赫兹，即周期为，取电容量为470的铝电解电容。4、续流二极管的选择开关截止时，续流二极管导通，电感的磁能转换为电能，二极管起到续流的作用，二极管正向额定电流须大于负载电流，其耐压值必须大于输入电压，同时为了使二极管的截止到导通的转换时间尽量的短，选择超快恢复二极管，根据本次设计的要求，选择电流大于耐压大于30的肖特基二极管。初始化四、程序设计开关管输出PWM按键检测显示电压五、