DCDC输出可调开关电源.docx

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1、30题目：DC-DC输出可调开关电源摘要本系统为DC-DC升降压变换器，由CPU最小系统模块、供电模块、升压模块、降压模块、液晶显示模块和辅助电路六部分组成。选用SMT32F103作为主控制器,采用降压芯片1M2596-ADJ作为实现降压，将AD采集的输出电压和电流与预设值比较，然后通过DA调节输出电压电流，对于降压模式的下恒流或恒压工作状态也可通过按键进行切换，同时调节按键可实现输出电压或电流大小的变换；升压模块采用了1M2577-ADJ,手动滑动变阻器的阻值可调节输出电压；加入液晶显示系统工作模式和输出电压、电流；对于升降压的切换也可通过按键切换；供电电源提供了3.3V和12V,分别为CP

2、U、液晶和运放偏置供电；辅助电路方便开发者的调试。最终系统能够在手动切换工作模式的情况下输出预设的电压和电流，并显示出来。关键词：DC-DC升降压可调abstractThesystemfortheDC-DCbuckconverter,theminimumsystemCPUmodu1e,powersupp1ymodu1e,boostmodu1e,step-downmodu1e,1CDdisp1aymodu1eandtheauxi1iarycircuitsixparts.SMT32F103chosenasthemaincontro11er,buckchip1M2596-ADJasenab1ingb

3、uck,theADacquisitionofoutputvo1tageandcurrentcomparedwiththepresetva1ue,thenadjusttheoutputvo1tageandcurrentthroughtheDA,theconstantcurrentmodebuckorconstantworkstatuscana1sobeswitchedthroughthebuttonwhi1eadjustingkeyenab1esthesizeoftheoutputvo1tageorcurrenttransformation;step-upmodu1eusesthe1M2577-

4、ADJ,manua1s1idingrheostatresistanceadjustab1eoutputvo1tage;added1iquidcrysta1disp1aysystemworkingmodeandtheoutputvo1tageandcurrent;thebuckswitchcana1sobeswitchedbykey;providinga3.3Vpowersupp1yand12V,respective1y,CPU,1CDbiassupp1yandtheopamp;faci1itatethedeve1opmentofthesecondarycircuitdebugging.Fina

5、1systemcanoutputapresetvo1tageandcurrentinthecaseofmanua1operatingmodeswitch,anddisp1ayed.Keywords:DC-DCBoosted、Reducevo1tageAdjustab1e目录第一章绪论11.1 开关电源概述11.2 开关电源与线性电源比较11.3 开关电源发展趋势与应用1第二章系统功能介绍2第三章系统方案选取与框图33.1系统整体框图33.2.1降压模块方案选取33.2.243.2.3I11万.5第四章硬件电路设计64.1带之导.64.2供电模块74.3降压模块电路设计84. 4升压模块电路设计

6、104. 5液晶显示电路13五硬件开发环境145. 1A1tiumDesigner09145. 2电源设计软件SWitChPro145. 3电路板雕刻机1PKFProtoMatE33155. 3.1电路板雕刻机软件的使用166. 3.2电路板雕刻流程175.4电镀机1PKFMini1PS175.5SMD精密无铅回焊炉ZB-2518H17第八章软件设1十框图2021I11参考文献22总结致谢23附录24第一章绪论1.1 开关电源概述我们身边使用的任何一款电子设备都离不开它可靠的电源，计算机电源全面实现开关电源化于80年代，并率先完成计算机的电源更新换代，进入90年代，开关电源开始进入各种电子、电

7、气设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已大面积使用了开关电源，更加促进了开关电源技术的迅猛发展。1.2 开关电源与线性电源比较是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压。它们也需要大而笨重的变压器需要滤波电容器大小的缺点和重量相当大，并且电压反馈电路在直线状态下工作，没有在管的电压降的一定的调整，较大的输出电流工作，因此，调节器太多功率，转换效率低，而且还安装一个大的散热器。是不是需要电脑和其他设备的这款电源，开关电源将逐渐被取代。1.3 开关电源发展趋势与应用模块化是开关电源发展的总体

8、趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联扩容。开关电源的操作的大噪声这一缺点，若高频的个别的追求，噪声也将与增加，但与谐振转换器电路技术的一部分，在理论上可以实现高频噪声可以降低，但一部分技术的谐振变换器的应用，还存在技术问题，它仍需要大量的工作在这个区域中，以使得数字技术的实用化。电力电子技术创新，开关电源行业有着广阔的发展前景。为了加快开关电源行业发展的步伐,就必须走技术创新之路,走出有中国特色的产学研联合发展,为国民经济的快速发展做出贡献。第二章系统功能介绍根据实际的使用需要，本系统开发过程中，汇总了以下几点功能。能够手动切换升降压工作模式。降压

9、输出电压0-23V可调，电压手动步进可调，调节精度IV(0.05V)o降压输出电流OT.5A,电流步进可调，调节精度0.IA(0.05)升压输出24V-50V,电压连续可调。液晶显示当前工作模式以及降压输出电压、电流值和升压电压。拓展：根据以上功能，本系统可用做恒压源、恒流源，体积小，成本相对低,携带方便，便于外出测试携带，对于经济实力薄弱的学生来说，更为实用。第三章系统方案选取与框图3.1 系统整体框图本系统采用STM32F103作为主控制器，输入端接入四路按键，其中一路按键用于控制系统的升降压工作模式的切换，两路按键用于调节输入电压或电流的升降，最后一路用于切换输入处于恒压或者恒流工作模式

10、；输出端接液晶显示，用于显示当前的工作模式（包括升压或降压，降压是恒流或者恒压工作模式）、降压模式下输出的电压和电流和升压模式下输出的电压，方便使用者观察。另外控制器还用于采集降压模式下的电压和电流，方便按照使用者要求对其进行调节，同时在过压和过流情况下自动切断输出，起到电路安全保护的作用。系统整体框图如图3-1所示。图37系统整体框图3.2 系统方案选取3.3 2.1降压模块方案选取方案一：选用1M2596降压芯片作为电源芯片。1M2596是一款高集成度的功率降压芯片，内置高频振荡器，开关频率150KHz,输入电压可达40V,输出电流最大3A,输出电压具有3.3V、5V、12V和ADJ四个版

11、本，其中1M2596-ADJ适用于本系统，根据输出电压的不同，转换效率最高可达90%,最低静态电流低至80U,自带过热和过流保护。最主要的是外围电路简单，避免了复杂的外围结构布局，方便调试使用，缩短开发周期。使用这款芯片可以通过调节FB反馈端的电阻值从而实现输出电压的调节。对于反馈阻值的调节有两种方式。其一是单纯的通过硬件调节，可以在没有程序控制的前提下，外接串联多个电阻，通过切换串入电阻的阻值，实现电压的调节。优点是不需要软件开发，同时节省成本和开发周期，缺点是硬件电路复杂，空间面积大，最重要的是调节精度不高。其二是通过软件ADC输出模拟电压，然后通过加法器控制反馈端的电阻值，从而使输出电压

12、改变，优点是，外围电路简单，调节精度高，缺点是成本高，开发周期长。方案二:采用TPS5430升压芯片。该芯片是一款高输出电压电流PwM转换器，内部集成了高阻抗低通NMOS,宽达5.5-36V的输入电压，高达3V峰值电流输出，调节精度高，转换效率可达95%,具有过热保护和过流保护功能，广泛用于机顶盒和1CD当中，缺点是PCB布局复杂，调节难度高。综上所述，选用方案一，通过软件调节反馈端电阻比值。3.2.2升压模块方案一：采用UC3843升压芯片。该芯片是一款高性能的电流模式具有固定工作频率的控制器，专为直流变换器应用而设计，该芯片具有可微调的振荡器、能够精确的进行占空比的控制、高增益误差放大器、

13、温度补偿参考。电流取样比较器和大电流图腾柱式输出，通过控制驱动功率MoSFET的通断给电感充电，从而输出用户想要的电压，工作效率高。缺点是外围控制电路复杂，PCB布局要求高，后期调试复杂。方案二：采用1M2577开关电源芯片。该芯片是一款反激式、标准电感和正向的开关稳压器，具有宽达3.5-40V的输入电压范围，高达3A的输出电流和65V的输出电压，外围电路简单，输出电压手动可调，转换效率高达80%具有开关过流、欠压和过热保护功能。综上所述，选用方案二。3.2.3供电方案本系统需要3.3V和12V电源供电给CPU和运放使用。方案一：选用T1的TPS5430,该芯片可以调节输出电压分别带3.3V和

14、12V,可以直接提供电源。优点是转化效率高，并且对该款芯片熟悉，缺点是外围电路相对复杂，PCB布板要求较高。方案二：选用1M2596-3.3和1M2596T2两款芯片，可以轻松实现3.3V和12V稳压。虽然是转换电压低时效率会降低，但是CPU和运放耗电小，相对于增加电路复杂程度或者选用选用其他芯片，该芯片不需要外部电调，内部已经高度集成电阻比值，可缩短焊接调试时间，另外也方便用户购买。方案三：选用1M7812,1M7805和AMS1117-3.3三款芯片。折三款芯片的外围电路及其简单，其中1M7812和1M7805外部各直需要两个滤波电容,AMS1117-3.3也只需要三个电容，节约成本，但是转换效率太低，而且芯片数量多，对调试和购买都造成很多麻烦。综上所述，选用方案二。第四章硬件电路设计4.1 主控制器选用SMT32F103芯片作为主控制器，这是一款基于ARM内核的32位的带有64K字节的微型处理器，工作频率72MHz,高达20个字节的SARM,内嵌8KHZ的RC振荡器，3个模块12位ADC分为21个通道，2个模块12位ADC数模转换器,供电和I/O口2.0-3.6V,具有休眠待机低功耗模式，支持3路UART、2路HC、2路SPI通信、CNA接口，7个16位定时器，EC0PACK封装。SMT32F103最小系统如图4T所示。H1-12I,04J1Tjv=1chXTIct:rA.