论文：高效DC-DC升压电路设计

1、毕业设计（论文）任务书专业 班级班 姓名 下发日期2014年3月1日题目高效DC-DCM压电路设计专题电源类主要内容：1.概括开关稳压电源的发展背景以及 DC-DC升压电路基本工作原理，并概括论文的主要研究内容。2.概括论文的主要设计思想和方案论证。3.电路的硬件设计与分析：PWM开关电源、隔离与驱动电路、整流与滤波电路、主 要 内 容 及 要 求DC-DC变换器等电路的设计与实现。4.电路的整体分析，性能指标的测试以及 制作与调试。5.电源的测试及仿真：开关稳压电源的实现与验证，并得出相应 的波形图。6.总结与展望：总结本论文的主要内容、设计过程遇到的问题和解 决方法以及对所研究问题的展望。设计要求：1.掌握DC-DC电路变换的基本知识；2.熟练掌握protel或者DXP 软件对电路原理图及PCB的绘制，及电路板的腐蚀制作；3.论文必须全面完整， 对各模块论述清晰；4.必须要有详细的方案论证以及实际数据记录；5.具有简洁可行的软件程序及相关调试记录。主 要 技 术 参1 .输出电压Uo可调范围：30V36V;2 .能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V;3 .同时具有输出电压

2、、电流的测量和数字显示功能；4 .U2从15V变到21V时，电压调整率Su&0.2%5 .输出噪声纹波电压峰-峰值UoppW 1V6 .DC-DC变换器的效率 ” 85%;有过流保护功能，动作电流Io小=2.5 82A3月1日 3月15日进 度3月16日 4月15日及4月16日 4月30日兀成5月1日 5月15日日5月16日 5月31日期6月1日 6月15日在老师的指导下完成开题报告查阅资料，方案设计以及可行性分析系统硬件设计以及各模块调试软件调试，各项指标的进一步完善完成论文电子版初稿，并发给老师做进一步修改完成论文设计，将论文打印交给老师并准备答辩教学院长 签字日期教研室主任签字日期指导教师签字日期第1页青岛理工大学毕业设计（论文）摘要随着开关稳压电源市场的迅猛发展， 以及开关电源在计算机、通信、仪器仪 表等方面的广泛应用，与之相适应，对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面 提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐 步取代了效率低、体积大的线性电源。同时随着电子系统的渐趋小型化， 供电系 统渐渐由分散的DC-DC电源模块所代替。本文设计了一种高效DC-

3、DC升压电源模块，能够满足供电系统对供电电源 高效率、小体积、非线性失真度低、输出电压和电流稳定等的需求。设计系统由 主电路、驱动电路、采样电路、供电电路组成。采用 STM32F103为主控芯片， 以BOOST斩波电路为主电路，用芯片IR2104输出两路PWM驱动MOS管，采 用同步整流技术取代原来的二极管，从而达到更高效率。采样电路由电阻分压， 经过电压跟随器将分压值送入单片机。电流采样电路由INA282采康铜丝电压，根据电压电阻之比计算电流。供电模块由两片 TPS5430芯片及其外围电路构成， 产生15V与5V的稳定供电电压。通过理论分析研究以及实验调试结果，本文设计的系统可以满足高效 DC-DC升压电路的各项性能指标要求。关键词：开关稳压电源，BOOST斩波电路，高效率，STM32F103#ABSTRACTWith the rapid development of switching power supply market, as well as the wide application of switching power supply in the computer, com

4、munication, instrumentation, and in conformity with which put forward higher requirements for efficiency, volume, weight and reliability of power supply. Switching power supply with its high efficiency, small size, light weight and other advantages in many areas gradually replaced the linear power supply,for its low efficiency and large volume. At the same time, along with the electronic system is miniaturization, power supply system by DC-DC power module dispersed gradually replaced.In this dis

5、sertation describes the design of a high efficiency DC-DC boost power supply module, which can satisfy the power supply system for supply power efficiency, small volume, low nonlinear distortion, the output voltage and current stability requirements. The design of the system consists of the main circuit, drive circuit, sampling circuit, power supply circuit. Using STM32F103 as the main control chip, with boost chopper circuit of main circuit, with the chip IR2104 output two PWM drive the MOS, to

6、 replace the original diode using synchronous rectification technology, so as to achieve higher efficiency. The sampling circuit comprises a resistor divider, through a voltage follower will pressure value into the one chip computer. The current sampling circuit composed of INA282 mining constantan wire voltage according to the voltage, resistanceratio calculation of current. The power supply module is composed of two pieces of TPS5430 chip and its peripheral circuit, stable power supply voltage

7、 15V and 5VThrough theoretical analysis and experimental results, this system can meet the requirements of various performance indicators for efficient DC-DC boost circuit.KEY WORDS: switching power supply, BOOST chopper circuit, high efficiency, STM32F103青岛理工大学毕业设计（论文）目录摘要IABSTRACT II第1章绪论1.1.1 开关电源的定义与分类 1.1.2 开关电源的基本工作原理与应用 1.1.2.1 开关电源的基本工作原理1.1.2.2 开关电源的应用 3.1.3 开关稳压电源发展趋势及优点51.4 研究意义内容及技术要求 .61.5 本章小结7.第2章DC-DC升压拓扑选择及原理分析 8.2.1 升压斩波电路的基本原理 8.2.2 带隔离的直流一直流变流电路 92.3 同步整流技术1.02.4 本章小结1.1第3章硬件

8、电路设计及分析计算123.1 高效DC-DC升压电路主回路分析 123.2 MOS管驱动电路1.43.3 电压电流采样电路 143.4 过压过流报警电路 153.5 供电模块设计 1.53.6 设计电路 saber仿真图形 1.63.7 开关电源PCB排版要点及本设计 PCB布局 1 73.7.1 电容并联高频特性 173.7.2 电感特性1.83.7.3 焊盘和旁路电容的放置 1.93.7.4 功率器件组成的电流回路设计 193.8 本章小结21第4章 软件设计以及调试记录 224.1 程序流程简介224.2 程序具体清单234.3 实验验证与测试结果23iii青岛理工大学毕业设计（论文）4.3.1 输出电压测试结果 234.2.2 电压调整率测试结果234.2.3 负载调整率测试结果 234.2.4 噪声及纹波测试244.2.5 效率测试244.4本章小结24第5章总结与展望255.1 毕业设计总结255.2 未来展望25致 说日错误！未定义书签。参考文献27附录28附录一 电路各模块原理图 28附录二 设计实物图错误！未定义书签。附录三程序清单30#青岛理工大学毕业设计（论文）第

9、1章绪论1.1 开关电源的定义与分类电是工业的动力，是现代社会生活的源泉。电源是电力装置的一种，同时， 也是很多电子设备如变频器、仪器仪表、照明器等的重要组成单元。开关电源以 其效率高、重量轻、体积小等优势在许多方面渐渐取代了效率低体积大的线性电 源。随着许多电器设备尺寸的不断减小，供电电源所占的尺寸便显得大了许多， 人们在降低开关电源的体积重量等方面做了很多工作。发展小型便携式电源尤为重要。为了实现高功率密度，就必需要提高PWM开关电源的工作频率。在1980 年以前，功率变换器的开关频率在 2050kHz，到20世纪80年代起，提高开关 频率渐渐成为减小开关尺寸的有效手段，同时也改善了电源的动态性能。现在 200500kHz已成为100W输出的DC-DC功率变换器的标准开关频率。随着开 关电源工作频率的提高，开关电源的功率体积也不断减小。尽管通信基础的电源系统容量比较大，但还是紧跟开关电源技术的发展而在 不断进步。各种开关电源的发展方向基本上都是采用更先进的新器件、新技术、 新材料、新工艺逐步减少开关电源的体积和重量， 改善其电气性能指标，提高工 作可靠性，消除对其他设备的干扰，增强智能化程度等等。按照电子理论，所谓AC/DC就是交流转直流即使整流；AC/AC称为交流变 交流即交交变频；DC/AC直流变交流即为逆变；DC/DC直流变直流即为斩波。 在开关电源技术领域，随着电力电子器件的不断发展，与此同时开关变频技术也 在不断提高，两者相互推动着开关电源向着轻、小、薄、低噪声、高可靠性、抗 干扰的方向发展。1.2

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