基于BUCK变换器开关电源设计

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1、新型电源设计实践报告设计名称基于BUCK变换器的开关电源设计一、设计要求与内容开关电源是20世纪60年代电源历史上的一次革命，它安装于各种家用电器、工业设备及军用电子装置中，同时作为赋能装置应用于各个领域。比如在电力系统中的应用、在通信领域中的应用、在蓄电池充电中的应用、在风能太阳能发电中的应用。这次我们要求设计一个9-12V的情况下，通过一个开关电源得到一个稳定的5V/1A的直流输出。我们要求这个开关电源有整流的功能，同时通过反馈控制，有稳压，调压，降压的功能。从而得到稳定的一个直流输出。二、人员分工与时间安排表设计题目基于BUCK变换器的开关

2、电源设计　队长：队员：人员分工与时间进度表项目时间段123负责人任务√　　　选题√　　　方案设计√　　　软件设计流程图√　　　　原理图　√　　　仿真　√　　　电路图　√　　　硬件设计元件采购　√　　　元件检测　　√　焊接装配　　√　　调试　　√　　产品测试　　√　报告撰写　　√　　答辩　　√　三总体方案设计与论证3.1设计思路和流程1.经过题目选定，确定使用基于BUCK变换器的电源设计。2.在方案选择过程中，因为考虑到是非隔离电源，使用集成PWM调制芯片简化电路设计。3.在分析了UC3842，SG3525等芯片的功能与参数后，选择MC34063作为

3、控制方案，该芯片本身也有较强的驱动能力，可直接外接滤波电路与反馈电路来进行电源设计。4.通过外接场效应管的方式极大增强了驱动能力，该场效应管最大电流可到达17A以上，设计中仅利用不到1A，如果更换滤波电路中的元器件，输出功率可以得到数倍的提升。如果将采样电阻改为电位器，还可以灵活调节输出电压。3.2开关电源总电路框图图3-1开关电源总电路框图四、开关电源原理图各部分说明及计算4.1总原理图的介绍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，上图为工作过程。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

4、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。4.2各部分的说明与计算1.输出电路采用LC电路图4-1LC电路图当开关管饱和导通时，电能储存在电感中，同时也流向负载。当开关管截止时，由于电感上的电流不能突变，储存于电感中的能量继续供给负载，此时续流二极管导通，构成闭合回路。电容起到平滑输出的作用。假设要求纹波电压小于50mV。直流输出电流为规定电流的10%。2.BUCK变换器的基本工作方式Buck调整器的基本电路如下图所示

5、，晶体管Q1与直流输入电压串联，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。Q1导通时V1点电压为，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。LC滤波器接于V1与Vo之间，它使输出点Vo成为幅值等于的直流电压。采样电阻R1和R2检测输出电压Vo，并将其输入误差放大器，与参考电压比较，被放大的误差被输入到脉宽调制器中，因此，PW

6、M输出的脉冲宽度与误差放大器的输出电压成比例，。图4-2buck变换器工作原理3.芯片MC34063MC34063包含了DC/DC变换器所需要的主要功能的单片控制电路且价格便宜。它由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器，R—S触发器和大电流输出开关电路等组成。该器件可用于升压变换器、降压变换器、反向器的控制核心，由它构成的DC/DC变换器仅用少量的外部元器件。工作电压比较宽。图4-2MC34063芯片1脚：开关管Q1集电极引出端；2脚：开关管Q1发射极引出端；3脚：定时电容接线端；调节Ct可使工作频率在100—100kH

7、z范围内变化；4脚：电源地；5脚：电压比较器反相输入端，同时也是输出电压取样端；6脚：电源端；7脚：负载峰值电流（Ipk）取样端；6，7脚之间电压超过300mV时，芯片将启动内部过流保护功能；8脚：驱动管Q2集电极引出端。4.外围电路参数设计定时电容的选取根据公式：C≈0.000004×Ton，要求40KHz工作频率时，C=100pF。功率MOSFET栅极驱动电阻选择10Ω。以尽量减小方波边沿时间。过流保护采样电阻：假设输入电流超过1A时，启动过流保护功能。采样电阻设在6、7脚之间，R=U/Imax=0.3Ω，电阻最大热功耗=0.3W。此处选择0.

8、5W，0.3Ω大功率电阻。输出采样电阻设计：要求5V输出，且损耗尽可能小，芯片内部集成1.25V基准电压，输出采用电阻分压