DC-DC电源变换器的设计与制作.doc

精选优质文档-----倾情为你奉上 DC-DC 电源变换器的设计与制作 综合实训技术报告 组别： 成员：班级： 指导老师： 提交日期：专心---专注---专业目录目录……………………………………… 2概要……………………………………… 31、课题内容及求………………………… 42、设计方案及原理图…………………… 53、电路实物图及PCB覆铜面…………… 134、元器件选择…………………………… 165、芯片资料……………………………… 206、参考资料及网站……………………… 277、致谢…………………………………… 27第一章：概要DC-DC电源变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被应用于无轨电车，地铁列车，电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳，快速响应的性能，并能同时收到节约电能的效果开关电源以其效率高、功率密度高而在电源领域中占主要地位，为了以更低的功耗获得更高的速度和更加的性能，半导体器件正在向1V工作电压发展，这也对DC/DC变换器提出了更高的要求。

除了需要增添更多的功能外，还需要延长电池的寿命，并缩小系统体积目前仍以PWM型DC/DC产品为主流产品本设计对一种新颖的DC/DC变换器的设计和实现进行了论述，开关电路设计实现了输入为12V，输出为+5V/0.8A和28V/0.5A的集成DC/DC变换器MC34063线性部分实现输入12V，输出分别为5V/1A、2~9V/0.3A、3.3V/0.5A 课题内容及求课题基本内容内容：输入电压12V±10%12V/2A开关切换开关电源28V/0.2A5V/0.8A线性电源5V/1A3.3V/0.5A2V/9V课题要求：1、 用开关切换的方式实现DC/DC开关电源和DC/DC线性电源2、 DC/DC开关电源输出电压要求: 28V/0.5A，纹波≤0.28Vpp(Vpp);5V/0.8A,纹波≤0.05Vpp(1%) 电压调整率≤2%，负载调整率≤2%，效率≤70%3、DC/DC线性电源输出电压要求：5V/1A纹波≤25mVpp(0.5%) 3.3V/0.5A纹波≤17.5mV(0.5%) 2~9V/0.3A纹波≤45mV(0.5%) 电压调整率≤5%， 负载调整率≤5%， 效率≥30% 。

4、设计需考虑电路结构的简洁，材料成本低，调试的方便 设计方案及原理图设计方案1：电路优点：电路采用集成芯片，输出电压精度高，稳定度高，电路相对简单电路缺点：由于电路采用集成芯片，所以电路中的各个分立元件参数不容易确定设计方案2：电路优点：电路各元件参数比较容易计算，电路容易计算电路缺点：电路较复杂，输出电压精确度不高，不稳定由于采用的是分立元件，电路无集成性）最终方案：采用设计方案1，因为设计方案1比较符合课题要求的第四条且电路的设计容易调试，电路简单明了若采用方案2，则电路分立元件较多比较复杂，焊点多，容易出现各种问题，调试不方便如下图： 原理图根据要求可设计电路如图：各电路部分:1、线性电路部分：详细设计过程：3、 开关电源部分：28V输出5V输出详细设计过程：电路中Rw1，Rw2分别为功率电阻，将它们接在开关电源的输出端做为其负载，便于测量 电路实物图及覆铜面电路实物图如下：一、PCB电路装配流程：1、 首先装配贴片元件；2、 装配电阻、发光二极管、芯片底座、二极管、电源插座（都是插装式元件）；3、 装配电解电容（按高低顺序装配，方便焊接）；4、 装配芯片LM7805、LM317（先装配散热器，然后根据散热器上的螺丝扣对应焊接芯片）。

二、焊接过程注意事项:1、 焊接贴片元件时先在其中一个引脚对应的焊盘上镀锡，然后用镊子夹着焊接上其中以管脚，再焊接令一管脚；2、 注意不同元件的焊接方式，防止虚焊，漏焊；3、 焊接过程中要注意烙铁头的卫生，若烙铁头很脏，会影响电路的焊接质量，更容易引起漏焊，焊接时要用湿海绵不停地擦拭烙铁头；4、 焊接一个元器件的时间不能超过3秒，否则会引起元器件的损伤另外焊接时焊锡不宜过多，不仅会引起焊盘的凸起还会影响电路的焊接质量5、 一般选30-60W外热式电烙铁，1mm以下含松香焊锡，烙铁头必须清洁，可在含水海绵上擦拭，不可用硬物刮擦焊接时，烙铁头应同时接触器件引脚及电路板，再送入焊锡三、电路板调试过程：1、 先用万用表检测电路中是否存在短路，断路问题元件是否安装正确开关通路，断开是否正常2、 接通电源，闭合相应开关用万用表测试输出电压，电流是否达到要求3、 连接示波器，测试纹波电压、电压调整率、负载调整率的数值四、调试过程中注意事项：1、 用万用表测试通断时，禁止接通电源；2、 调试前应确定所有接地是否连接在了一起；3、 应在断开电源的情况下更换元器件；4、 元器件的引脚留取不宜过长，正常留取，否则电路测试过程中容易引起电路短路。

PCB覆铜面：由于是采用双面板，所以电路的覆铜面有两张图如下红色焊接面（主要是贴片元件）蓝色覆铜面（主要是插装元器件元器件选择 DC-DC电源变换器的元器件的选择1、电容：电容是开关电源中常用的元件，它与电感一样也是储存电能和传递电能的元件但对频率的特性却刚好相反应用上，主要是“吸收”纹波，具平滑电压波形的作用实际上的电容并不是理想的元件电容器由于有介质、接点与引线，形成一个等效串联内电阻ESR这种等效串联内电阻在开关电源中小信号控制上，以及输出纹波抑制的设计上，起着不可忽视的作用另外电容等效电路上有一个串联的电感，它在分析电路器滤波效果时非常重要有时加大电容值并不能使电压波形平直，就是因为这个串联寄生电感起着副作用一般在选用滤波电容时常用的电容耐压值有6.3V,10V,16V,25V,35V,50V,100V等等选用时根据要求选用常用的去耦电容有0.1uF，0.01uF2、电阻：电阻（Resistance，通常用“R”表示）是所有电路中使用最多的元件之一在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。

电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数　　电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能电阻在电路中通常起分压、分流的作用对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻选择电阻时要注意电阻的功率大小，电路中最常用的电阻功率有1/8W、1/4W、1/2W大功率电阻有：1W、2W、5W、10W等等甚至在不同的场合会有更大功率的电阻一般在电路中的普通最多的是0.25W的，在较为复杂的电路中普通电阻常用贴片电阻3、电感:电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流，电压相位不同，因此理论损耗为零电感常为储能元件，也常与电容公用在输入滤波器和输出滤波器上，用于平滑电流，也称它为扼流圈其特点是流过它上的电流有“很大的惯性”换句话说，由于“磁通连续性”，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰波电感符号：L 　　电感单位：亨（H）、毫亨（mH）、微亨（μH），换算关系为：1H=10^3mH=10^6μH=10^9nH。

　　换算：数值X10的n次方 如103 即为10X10的三次方nh 为10uh 　　除此外还有一般电感和精密电感之分 　　一般电感：误差值为20%，用M表示；误差值为10%，用K表示 　　精密电感：误差值为5%，用J表示；误差值为1%，用F表示 如：100M，即为10μH，误差20%色环电感的读法：棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 误差代表：金 银+/-5% +/-10% 如果色环分别为黄紫红金=472=47*10^2UH=4.7MH也就是ABCD中AB是有效数值，C代表10的幂次方，D代表误差电感的计算公式： L=(k*μ0*μs*N2*S)/l 其中 μ0 为真空磁导率=4π*10^(-7)10的负七次方） μs 为线圈内部磁芯的相对磁导率，空心线圈时μs=1 N2 为线圈圈数的平方 S 线圈的截面积，单位为平方米 l 线圈的长度， 单位为米 k 系数，取决于线圈的半径（R)与长度(l)的比值。

由于本电路采用的是绕制电感，所以对于绕制电感有以下知识点：一、一般的材料：漆包线、模具（木块和夹板）、棉纱线、绝缘纸（例如黄蜡抽之类）、铁芯材料、绝缘漆、工具则有绕线机、烘干机二、在制作分频器电感前必须满足两点点要求： 1、线圈直流电阻要小, 小到扬声器阻抗的十分之一以下线径粗细要适宜，若太细，直流电阻偏大会消耗过多的功率，反之线径太粗会给绕制带来困难,，体积也大,，一般选线径0.8-1.5mm 2、 电感线圈的品质因素Q值要大于10以上, 验算方法由下文给出在绕制时要注意密绕紧排三、绕制电感的步骤：1、骨架尺寸的选取如图1：为线圈骨架的内径；为骨架轴长（不能超过的5-6倍）；为线圈厚度；为线圈平均直径，图1 线圈骨架示意图 先假设骨架具体规格, 然后根据下列经验公式计算匝数N: 式中取，其余参数取 2、选漆包线线径的经验公式为： 式中为绕线的紧密系数，一般取1.1-1.3 3、计算所绕线圈的实际厚度计算后与假设的值相差较大，应修正骨架的或值，重复步骤1-3的计算 4、估算导线总长度。

5、验算线圈的值 式中为漆包线每千米的直流电阻，为绕制导线总长的直流电阻值值应满足，否则另选漆包线规格重新计算 6、复算绕制好的线圈电感量, 误差在内就可以.4、开关管：无论哪一种DC/DC变换器主回路使用的元件只是电子开关、电感、。