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《電子設計競賽論文-降壓型直流開關穩(wěn)壓電源》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、2016年全國大學生電子設計競賽降壓型直流開關穩(wěn)壓電源（A題）論文編號：參賽學校：參賽學院；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死區(qū)時間控制來驅動外部高邊和低邊NMOS功率開關管的優(yōu)點，通過LM5117芯片的RAMP引腳所連接的電阻、電容設置PWM斜坡斜率，通過HO和LO輸出PWM,對MOSFET管CSD18532kcs進行控制，進而實現(xiàn)對輸出電壓的控制，使其輸出穩(wěn)定的5V直流信號，轉換效率高，
2、且具有過流保護等功能。本系統(tǒng)具有轉換效率高、穩(wěn)定性強等優(yōu)點，滿足設計要求。關鍵詞：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總體設計1二、理論分析與參數計算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、電路與程序設計33.1LM5117與buck主電路模塊33.2過流保護電路43.3反饋電路4四、測試方案與測試結果54.1
3、測試方案及測試條件54.2測試結果及分析5五、參考文獻7六、附錄7A題：降壓型直流開關穩(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，用單片機輸出PWM波。Buck電路是一種主要的降壓型DC/DC變換拓撲，通過PWM控制開關器件的占空比來控制輸出電壓。方案二：采用反激式拓撲結構，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管開關進而控制輸出的電壓，電路結構簡單，輸出功率大，效率高，具有良好的輸出特性。1.2方案的選取方案
4、一設計復雜，程序編寫繁瑣，出錯率高；方案二反激式開關電源初級和次級線圈的漏感都比較大，工作效率低，電路復雜，短時間難以實現(xiàn)題目要求；而方案三電路結構簡單，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總體設計圖1：系統(tǒng)方框圖DC/DC變換電路DC16VDC5V過流保護反饋電路采集反饋8一、理論分析與參數計算2.1降低紋波的方法本設計的紋波主要是由功率器件開關產生，我們采用多電容并聯(lián)的方法降低紋波，并利用LM55117芯片的輸出的高工作頻率來減少紋波的產生，而且在電流監(jiān)視器輸出
5、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換器基本原理為將直流電源經穩(wěn)壓后加入自激蕩器，利用震蕩晶體管作為斷續(xù)開關，控制直流電源的接通和斷開，由此產生的高頻電壓經過變頻變壓、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、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，使用一個開關管正如我們這次使用的CSD18532KCS來替換基本buck電路中的的續(xù)流二極管。Q1為主開
6、關管，Q2起續(xù)流作用。Q1導通時，Q2關斷，電流通過電感L至負載，并將電能儲存在L和C2中（電流方向圖中虛線所示）；Q1關斷時，Q2導通起續(xù)流作用，儲存在L和C2上（電流方向圖中實線所示）的電能轉換為電流繼續(xù)向負載輸出。2.3穩(wěn)壓控制方法開關電源的穩(wěn)壓控制方法，首先以基準電壓為中心，將基準電壓周圍一定范圍內的電壓從小到大劃分為N個電壓區(qū)間，判斷開關電源的輸出反饋電壓所在的電壓區(qū)間，比較反饋電壓的當前時刻電壓值所在的區(qū)間數與前一時刻電壓值所在的區(qū)間數的大小，以及得到改變的區(qū)間數，若反饋電壓的當前時刻電壓值所在的區(qū)間數
7、大于前一時刻電壓值所在的區(qū)間數，則根據改變的區(qū)間數控制振蕩器的分頻數增加；若反饋電壓的當前時刻電壓值所在的區(qū)間數小于前一時刻電壓值所在的區(qū)間數，根據改變的區(qū)間數控制振蕩器的分頻數減少，8依據振蕩器的輸出頻率控制開關管的導通。2.4Buck電路參數的計算2.4.1電感值的計算根據題目要求，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D取1/3時，可求得：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
8、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載電壓的波動程度，因此負載的電壓波動可作為選擇電容的依據。在MOS管導通期間，導通時間為αT，負載電流靠電容放電得以維持。設在整個MOS管導通期間內電壓變化ΔU，并假設負載電流I在此期間恒定，則電容電壓亦即負載電壓下降了根據上式可確定電容的數值，ΔU與I和均
