开关稳压电源设计

《电力电子技术》 开关稳压电源设计

专业及班级 10级自动化（1）班 姓名 学号

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目录

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摘要

本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统采用简单的boost升压电路作为DC-DC变换器主电路；PWM控制器采用低压型专用集成芯片TL494; 主开关管采用IRF0N；由单片机STCC控制LCD屏的显示；另外，系统还增加了实时输出功率数据显示和负载过流保护等实用功能。

随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90 年关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC 和MOSFET 构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。

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1系统的方案与论证

1.1题目要求

设计并制作一个稳压开关电源。

（1）输出电压UO可调范围：30V～36V； （2）最大输出电流IOmax：2A；

（3）U2从15V 变到21V 时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）； （4）IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）；

（5）输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； （6）DC-DC 变换器的效率h≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； （7）具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.5±0.2A；

1．2 系统基本方案

1.2.1 系统基本框图

根据题目要求本系统可分为以下几个模块：电源模块、控制电路模块、键盘显示模块等。

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电源模块 采样电路 单片机 键盘模块 保护电路 控制电路

1.2.2 系统各个模块的选择与论证

（1） DC-DC主回路：

方案一：采用变压器升压的隔离型PWM直流－直流变换器电路，此电路效率较

低，开关辐射/纹波较大，电路较复杂。

方案二：采用非隔离型BOOST升压电路，控制电路用专用集成芯片TL494，这种电路使用的外部原件少、调试容易、成本低、效率高。因此，采用此种方案。（2） 控制电路模块：

方案一：采用电压型脉宽调制技术，产生频率固定，脉冲宽度可调整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。

方案二：采用电流型脉宽调制芯片，此技术与传统的仅有输出电压反馈PWM系统相比增加了一个电感电流反馈。

综合比较方案一、二，方案二优点多，但不宜实现，所以选择方案一。

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2系统硬件设计

2.1系统硬件的基本组成部分

本设计运用了检测技术、自动控制技术和电子技术。系统可以分为变压整流部分、电路控制部分。 变压整流部分：将220v正弦工频交流电源电压变为符合要求的18v电压,通过整流元件，将正负交替变化的正弦交流电压变成单方向的脉动直流电压。再通过滤波稳压达到理想的电压值。 电路控制部分：采用TL494芯片，利用它的脉冲宽度调制比较器调节占空比使电路中输出电压与单片机输出电压达到一致。

2.2 主要单元的电路设计 2.2.1 整流电路

直流稳压电源一般由三部分组成： 整流滤波电路图

2.2.2 升压电路

系统采用简单的boost升压电路作为DC-DC变换器主电路。

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通过电感、电容的存储能量来达到要求的电压值。

2.2.3 TL494工作电路

TL494具有自动调节占空比的功能，系统通过采样电压、电流反馈到芯片工作区内，由TL494调节，输出理想的数值。

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3系统测试

3.1系统各项指标测试

测试仪器

为了更加准确的测试出系统的数据，我们采用SP11B函数信号发生器、UT212C示波器、DT-0B+万用表测试数据。

3.2电压的测试

Lcd输出值 30v 31v 32v 33v 34v 35v 36v

测量值 7

4 总结

在本设计过程中，由于我们一味的追求发挥部分的拓展，忽略了基础的电路设计，致使本设计没能达到理想的功能。

本次设计综合运用了自动化技术、模拟电子技术等多种技术，我们从中受益匪浅。特别是方案的设计与论证，我们从中汲取了很多有用的经验，为以后的学习设计打下了坚实的基础。

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参考文献：

【1】 单片机应用技术 王静霞 电子工业出版社 2009.5 【2】 电子仪器仪表设计 高吉祥 电子工业出版社 2007.8 【3】 模拟电子技术 苏士美 人民邮电出版社 2005.8

【4】 单片微型计算机原理与应用 张毅坤 西安电子科技大学出版社 1998 【5】 微型计算机借口技术 王兆月 机械工业出版社 2006

附录一：硬件整体框架图

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