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《電子設(shè)計競賽論文-降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、2016年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源（A題）論文編號：參賽學(xué)校：參賽學(xué)院；參賽隊員:聯(lián)系方式：2016年7月28日摘要為實現(xiàn)將16V直流電轉(zhuǎn)為5V直流電的穩(wěn)定輸出，本系統(tǒng)以buck電路為核心，利用LM5117的寬工作頻率范圍和自適應(yīng)死區(qū)時間控制來驅(qū)動外部高邊和低邊NMOS功率開關(guān)管的優(yōu)點，通過LM5117芯片的RAMP引腳所連接的電阻、電容設(shè)置PWM斜坡斜率，通過HO和LO輸出PWM,對MOSFET管CSD18532kcs進(jìn)行控制，進(jìn)而實現(xiàn)對輸出電壓的控制，使其輸出穩(wěn)定的5V直流信
2、號，轉(zhuǎn)換效率高，且具有過流保護(hù)等功能。本系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點，滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：DC/DC直流電源、buck電路、LM5117、CSD18532kcs目錄一、方案論證與選取11.1方案論證11.2方案的選取11.3總體設(shè)計1二、理論分析與參數(shù)計算22.1降低紋波的方法22.2DC-DC變換方法22.3穩(wěn)壓控制方法22.4Buck電路參數(shù)的計算32.4.1電感值的計算32.4.2電容的計算3三、電路與程序設(shè)計33.1LM5117與buck主電路模塊33.2過流保護(hù)電路43.3反饋電路
3、4四、測試方案與測試結(jié)果54.1測試方案及測試條件54.2測試結(jié)果及分析5五、參考文獻(xiàn)7六、附錄7A題：降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源一、方案論證與選取1.1方案論證方案一：采用簡易的Buck電路，用單片機(jī)輸出PWM波。Buck電路是一種主要的降壓型DC/DC變換拓?fù)?，通過PWM控制開關(guān)器件的占空比來控制輸出電壓。方案二：采用反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠取的比較好的穩(wěn)壓效果和較小的紋波電壓。方案三：利用TI公司的降壓控制器LM5117芯片來輸出PWM控制兩個MOS管開關(guān)進(jìn)而控制輸出的電壓，電路結(jié)構(gòu)簡單，輸出功率大，
4、效率高，具有良好的輸出特性。1.2方案的選取方案一設(shè)計復(fù)雜，程序編寫繁瑣，出錯率高；方案二反激式開關(guān)電源初級和次級線圈的漏感都比較大，工作效率低，電路復(fù)雜，短時間難以實現(xiàn)題目要求；而方案三電路結(jié)構(gòu)簡單，易于連接，且所用芯片穩(wěn)定，不需編寫繁瑣程序，完全由電路控制，所以我們選擇方案三。1.3總體設(shè)計圖1：系統(tǒng)方框圖DC/DC變換電路DC16VDC5V過流保護(hù)反饋電路采集反饋8一、理論分析與參數(shù)計算2.1降低紋波的方法本設(shè)計的紋波主要是由功率器件開關(guān)產(chǎn)生，我們采用多電容并聯(lián)的方法降低紋波，并利用LM551
5、17芯片的輸出的高工作頻率來減少紋波的產(chǎn)生，而且在電流監(jiān)視器輸出端增加一個RC濾波器，即Rcm和Ccm，以衰減采樣噪聲，也能夠起到減小紋波的作用。2.2DC-DC變換方法直流電壓轉(zhuǎn)換器基本原理為將直流電源經(jīng)穩(wěn)壓后加入自激蕩器，利用震蕩晶體管作為斷續(xù)開關(guān)，控制直流電源的接通和斷開，由此產(chǎn)生的高頻電壓經(jīng)過變頻變壓、整流、濾波，獲得所需的直流電壓。在此同時，輸出電壓的另一路取樣、基準(zhǔn)、放大電路、回控振蕩器，使輸出電壓穩(wěn)定。圖2：同步buck電路工作方式在同步buck電路工作方式中，使用一個開關(guān)管正如我們這
6、次使用的CSD18532KCS來替換基本buck電路中的的續(xù)流二極管。Q1為主開關(guān)管，Q2起續(xù)流作用。Q1導(dǎo)通時，Q2關(guān)斷，電流通過電感L至負(fù)載，并將電能儲存在L和C2中（電流方向圖中虛線所示）；Q1關(guān)斷時，Q2導(dǎo)通起續(xù)流作用，儲存在L和C2上（電流方向圖中實線所示）的電能轉(zhuǎn)換為電流繼續(xù)向負(fù)載輸出。2.3穩(wěn)壓控制方法開關(guān)電源的穩(wěn)壓控制方法，首先以基準(zhǔn)電壓為中心，將基準(zhǔn)電壓周圍一定范圍內(nèi)的電壓從小到大劃分為N個電壓區(qū)間，判斷開關(guān)電源的輸出反饋電壓所在的電壓區(qū)間，比較反饋電壓的當(dāng)前時刻電壓值所在的區(qū)間數(shù)
7、與前一時刻電壓值所在的區(qū)間數(shù)的大小，以及得到改變的區(qū)間數(shù)，若反饋電壓的當(dāng)前時刻電壓值所在的區(qū)間數(shù)大于前一時刻電壓值所在的區(qū)間數(shù)，則根據(jù)改變的區(qū)間數(shù)控制振蕩器的分頻數(shù)增加；若反饋電壓的當(dāng)前時刻電壓值所在的區(qū)間數(shù)小于前一時刻電壓值所在的區(qū)間數(shù)，根據(jù)改變的區(qū)間數(shù)控制振蕩器的分頻數(shù)減少，8依據(jù)振蕩器的輸出頻率控制開關(guān)管的導(dǎo)通。2.4Buck電路參數(shù)的計算2.4.1電感值的計算根據(jù)題目要求，Uo=5V,而輸入到直流母線上的電壓Uin=16V，取R=20Ω，Ts=1/f，f=25KHZ，當(dāng)D取1/3時，可求得：
8、L≥RTs(1-D)2=6uH由上式可知，要使系統(tǒng)電流工作在連續(xù)狀態(tài)，電感值至少大于6uH。本系統(tǒng)選擇的電感值為68uH，并且通過選用鐵芯使得電感在流過3A電流的時候鐵芯不飽和。2.4.2電容的計算電容的大小決定負(fù)載電壓的波動程度，因此負(fù)載的電壓波動可作為選擇電容的依據(jù)。在MOS管導(dǎo)通期間，導(dǎo)通時間為αT，負(fù)載電流靠電容放電得以維持。設(shè)在整個MOS管導(dǎo)通期間內(nèi)電壓變化ΔU，并假設(shè)負(fù)載電流I在此期間恒定，則電容電壓亦即負(fù)載電壓下降了根據(jù)上式可確定電容的數(shù)值，ΔU與I和均
