小型两倍压反向DCDC转换器.docx
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小型两倍压反向DCDC转换器
电子技术基础课程设计任务书
2010－2011学年第一学期 第19周－20周
题目
小型两倍压反向DC-DC转换器
内容及要求
1、要求将6-15V的直流输入电压反向转换为12-30V的输出，
2、最大负载电流可达30mA左右。
进度安排
1、方案论证2天
2、分析、设计、3天
3、焊接、调试、实现3天
4、检查、整理、写设计报告、小结2天
学生姓名：
指导时间
指导地点：
楼室
任务下达
2011年1月4日
任务完成
2011年1月14日
考核方式
1.评阅□ 2.答辩□3.实际操作□ 4.其它□
指导教师
系（部）主任
注：
1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
目录
目录.......................................1
总体方案的设计与选择.......................2
总体电路图及印刷板图.......................4
计算机仿真.................................5
安装调试...................................6
心得体会...................................8
参考资料...................................9
1、总体方案的设计与选择
1、方案设计：
方案一：
首先将直流电转换成交流电如图1-1全桥逆变电路。
它共有4个桥臂，可以看成有两个半桥电路组合而成。
把桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通
；R为电压输出端负载，假设电感L无穷大。
开始时V1和V4导通。
输出电压为
，
时刻时V3和V4栅极信号相反，V4载止，V3不能立即导通，VD3导通续流。
因为V1和VD3同时导通，所以输出电压为零。
到下一时刻是V1和V2栅极信号反向，V1载止，二V2不能立即导通，VD2导通续流，和VD3构成电流通道，输出电压为
。
到负载电流过零并开始反向是VD2和VD3载止，V2和V3导通，输出任为
，再下一时刻V3和V4栅极信号再次反向，V3载止，而V4不能立即导通，VD4导通续流，输出再次为零。
如此重复以上过程。
可知输出为交流电。
图1-1全桥逆变电路
将输出的交流电通过变压器升压并整流可得所需的直流电，如图1-2单项全波整流电路所示。
交流电通过变压器升压输出
，在
正半周，VT1工作，变压器二次绕组上部分流过电流，
负半周，VT2工作，变压器二次绕组的下半部分流过反方向的电流。
如此反复，再经过电容C2的整流可得所需的直流电。
图1-2单项全波整流电路
综上所述把两电路综合起来可得直流升压电路，如图1-3直流升压电路图一所示
图1-3直流升压电路
方案二：
电路图如图所示，
图1小型两倍反相DC-DC转换器电路图
电路主要由555时基电路与二极管反向倍压电路组成。
图中，555时基电路A在这里接成振荡频率为数千赫兹的另类自激多谐振荡器，电路起振原理：
初次通电时，电容C2两端电压为零，所以时基电路置位，3脚输出高电平，此时高电平经电阻R向电容C2充电，故使时基电路的6脚电平上升，当升至电源电压2/3时，时基电路复位，3脚与7脚跳变为低电平，C2储存的电荷就通过R向3脚与7脚放电，从而使2脚电平下降，当降至电源电压1/3时，时基电路又置位，3脚输出高电平并再次经R向C2充电......周而复始，电路产生振荡，3脚就交替输出高电平与低电平。
在忽略二极管的正向压降和555时基电路内部电压降的条件下，当555的3脚输出高电平时，C3经VD1充电至输入电源电压Vi；当555的3脚输出低电平时，C3电荷经555的3脚与VD2向C5充电，即C3电荷向C5反向转移，使C5上端获得负电压；当555的3脚再次输出高电平时，C5电荷通过VD3向C4充电，即C5电荷向C4转移；当555的3脚再次输出低电平时，C3、C4一起通过VD4向C6充电，在理想的条件下，C6输出的负电压值为-Vo可达到输入电压Vi的2倍。
考虑到二极管的正向压降等因素，实际输出的负电压值约为2倍输入电压的0.8到0.9左右，并随负载电流的增大而下降。
2、方案比较
比较两种不同的方案，不难发现，第一种方案利用直流升压电路同样的用到全控型晶闸管；处外部同样需要晶闸管的的驱动和保护电路；第二种方案利用555时基振荡原理的电路结构要简单的多，而且元器件少、成本低。
综合其结构简单、能耗少、易于控制的优点，选择方案二，即555时基振荡电路进行本次课程设计。
2、总体电路图及印刷板图
利用Protel99se进行电路原理图的绘制并制作电路的PCB板，在PCB上对线路接口补泪滴，并在顶层和底层附铜。
Protel99se绘制的电路原理图：
图2小型两倍反相DC-DC转换器原理图
Protel99se绘制的电路的PCB:
图3小型两倍反相DC-DC转换器原理图PCB板图
3、计算机仿真：
利用Mutisim对电路进行仿真：
在Mutisim仿真软件上找到相应的元器件，按照设计的电路图连接好线路，在输入端加上6V~12V的直流电压，在输出端机上模拟万用表，进行仿真，观察电压表示数，是否反向两倍升压。
下图为仿真结果：
图4输入6V小型两倍反相DC-DC转换器仿真图
图5输入15V小型两倍反相DC-DC转换器仿真图
4、安装调试：
1、元器件清单：
VD1-VD2选用1N4148型硅开关二极管
R选用1/8W碳膜电阻器
C1选用CD11-25V型铝电解电容器
C2选用普通瓷介电容器
C3-C6选用CD11L-50V型低漏电铝电解电容器。
2、元件引脚：
555引脚图如下所示。
555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.
555引脚图介绍如下
1地GND2触发3输出4复位
5控制电压6门限（阈值）7放电8电源电压Vcc
1N4148二极管引脚
图中（-）端对应电路图中的1N4148二极管箭头左边的黑线。
图中（+）端对应电路图中的1N4148二极管箭头右边的黑三角。
电解电容器引脚
长引脚为正，短引脚为负
3、元件的检测及用到的仪器仪表
所用仪器：
万用表、直流电源
4、调试步骤及调试常见故障与处理方法
用电烙铁将元件按电路图焊接后，在输入端口接上6~15V的直流电源，在输出端口用万用表测量输出电压。
当输入电压为6V时，输出为-11.3V；当输入为15V时，输出为28.4V。
下图为焊接电路实物照片：
正面照片：
反面照片：
五、心得体会：
通过此次课程设计作业，我学会了很多东西。
设计过程中遇到的问题及其解决方法.在此次的小型两倍压反向转换器设计过程中,更进一步地熟悉了555芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法.在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图,但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的,此次的小型两倍压反向转换器设计重在于仿真和接线,虽然能把电路图接出来,并能正常正常反向升压,但对于电路本身的原理并不是十分熟悉.总的来说,通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动手能力.。
经过了一段时间的努力我终于完成了小型两倍压反向转换器的设计，从芯片的选择，再到设计与实现。
在这个过程中我学习到了很多在课本上不能学习到的知识，对一个产品也有了一个新的认识，以前我都很简单的认为一个产品很容易就做出来了，现在我知道了每一个产品都需要很复杂的工序。
通过这次的课程设计我学到了很多，学会了在提前做好准备工作在开始动手之前，我们要把各芯片件的功能弄清楚，以及如何拓展，只有把这些真正的搞懂之后才能顺利完成设计；学会了耐心分析，解决问题。
设计与实现的过程中我们会遇到一些困难这是很正常的事，但是不能一遇到问题就慌了，要耐心的分析问题并解决，这次课程设计的时候我就遇到了这样的情况；学会了.团队合作，不懂请教。
这次课程设计培养了团队合作，有些时候我们也需要别人的帮助，比如说当我们把元器件连接错的时候，自己一个人很难找到错误，就需要别人帮忙，无形中培养了团队合作的精神。
有的时候可能遇到一些问题自己不能解决，这时我们应该虚心像同学请教，只能这才能更好的解决问题。
课程设计虽然结束了，但是我们还有很多的事情要做，对仍然不熟悉或不了解的知识点我们要尽快的去学习了解，对课程设计中出现的问题我们还要去认真的分析研究。
还有我们还需要去增强自己的动手能力，去不断的锻炼，只有这样该课程设计才能发挥最大的作用。
参考书籍：
1、电子技术课程设计指导彭介华主编高等教育出版社；
2、国产集成电路应用500例周仲主编电子工业出版社；
3、555时基电路原理、设计与应用陈有卿主编电子工业出版社；
4、常用电子元件简明手册于洪珍主编；
5、Protel99SE&DXP电路设计教程王庆主编电子工业出版社；
6、电子技术基础模拟部分康少华主编高等教育出版社；
7、电子技术基础数字部分康少华主编高等教育出版社；
8、Multisim9入门及运用张俊华主编机械工业出版社；
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