模拟电子技术课程设计开关电源.docx
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模拟电子技术课程设计开关电源
开关电源课程设计目录
1.课程设计的任务及要求
1.1课程设计任务
1.2课程设计要求
2.课程设计的方案及选择
2.1方案一
2.2方案二
2.3方案选择
3.框内电路设计
3.1信号产生电路
3.2功率开关
3.3滤波电路
3.4反馈电路
3.5保护电路
4.整体电路仿真及计算
4.1总电路图
4.2EWB仿真
5.电路草图
6.电路实际调试中的问题及解决方案
7.器件表
8.心得体会
9.参考文献
1.课程设计的任务及要求
1.1课程设计任务
降压DC-DC变换（开关电源）
1.2课程设计要求
1、12V输入-5V/1A输出
2、1A输出电压跌落小于等于30mv
3、1A输出电压纹波Vopp小于等于50mv
4、1A输出电压尖峰Vop小于等于200mv
5、效率大于等于70%
2.课程设计的方案及选择
2.1方案一
驱动方式DC-DC转换电路
首先通过一个信号产生电路产生12V方波信号，再通过功率开关，以及滤波电路，将该方波信号转换为一个直流信号，最后通过反馈控制来使其输出稳定5V电压。
同时，为了避免电流过大，我们设置一个保护电路。
结构图
控制占空比
（上拉电阻1K-几K，不宜过大）
原理
将平均输出电压予以降低，可以将输入接在输出端，通过调节其输出电压来达到调节负载之目的，以保护输出电压在其最大功率点的电压和电流处。
2.2方案二
自激DC-DC降压电路
结构图：
滤波电路
功率开关
信号产生电路
反馈电路
2.3方案选择
本次试验我选择的是方案一，分析如下：
器件方面：
方案一较方案二需要更多的原件，方案二占有一定优势；
实际操作方面：
方案一较方案二更易理解、操作。
综上所述，我们不难发现两种方案都各有各的特点，但方案一可以让我更进一步地掌握一些基础知识，以及锻炼自我调试方面的实际能力，因此选择方案一。
3.框内电路设计
3.1信号产生电路
此部分电路采用了555芯片，3端输出频率，占空比应为85%以上。
其中555芯片是一种具有广泛用途的单片集成电路，只要在其外部接上能够适当的电阻、电容等元件，就可以方便的构成施密特触发器、多谐振荡器等脉冲信号的产生和变换电路及其他应用电路。
目前，已广泛应用于工业控制、定时、放生、电子乐器等诸多领域。
该电路的功能是信号产生电路，之后再使用运算放大器作为缓冲级，并在其输入及反馈支路上串联电阻提高精度，使信号传输到下一级。
555定时器构成的多谐振荡器如下：
T（PH）=0.7（R1+R2）C1
T（PL）=0.7R2C1
T=T（PH）+T（PL）=0.7（R1+2R2）C1
占空比：
（R1+R2）/（R1+2R2）
仿真结果：
（12V的方波）
3.2功率开关
主开关电路主要控制电路的导通。
因为由振荡电路产生的是方波电压，所以有高电平也有低电平，而主开关电路则负责在高电平是导通，低电平时的不导通。
所以，应该运用两个三极管来实现这个要求。
仿真结果：
3.3滤波电路
经过滤波电路滤波以后，方波变为一条直线，输出直流稳定电压。
该部分电路采用了大功率管和中功率管，其中三极管可以说该电路中最重要的器件，它最主要的功能是电流放大和开关作用。
仿真结果：
3.4反馈电路
该部分主要功能是使输出电压稳定为5V，通过将输出电压与5V进行比较，然后通过反馈电路来使输出端输出稳定的5V直流电压。
仿真结果：
3.5保护电路
最后一个模块为保护电路，当负载电路电流超过1A时，电路将起到保护作用。
开关电源在设备正常使用的情况下，还应当满足外界或自身电路或负载电路出现故障的时，也能安全可靠地工作。
（上拉电阻应在1K-几K，不宜过大，试验中取3K）
4.整体电路仿真及计算
4.1总电路图
T（PH）=0.7（R1+R2）C1
T（PL）=0.7R2C1
T=T（PH）+T（PL）=0.7（R1+2R2）C1
本实验中，占空比：
（R1+R2）/（R1+2R2）=91.7%
4.2EWB仿真
发现最后输出的电压为4.9754V，符合设计要求的，说明在EWB的仿真上，该电路草图是正确的。
5.电路草图（见附录）
6.电路实际调试中的问题及解决方案
本次模电实验，我在连线和调试的过程中遇到了诸多问题，在自己的分析和老师的指点迷下顺利完成实验，就实验中遇到的问题及解决方案总结如下几点：
●555计时器占空比不高；
通过改变555计时器的2脚及7脚引出的电阻阻值，R1换为10K，R2换为1K，占空比上升为91.7%。
●连完滤波电路后，输出的波形不是一条12V的直线，而是输出电压值为零
检查线路后发现，电容、二极管接地没有接好，导致输出的电压值为零，改正后，输出波形正常。
●在做实验时，电容突然烧掉。
通过检查发现，我的电容正负极极性接反了，导致电容烧掉的结果，重新换过电容后接对极性就可以了。
●总电路输出为零
仔细检查后发现夹器件的那个夹子只有a,b,c,d,e是联通的，更换后输出就正常了。
●在调解滑动变阻器的时候，电压变化不明显，从10V-12V之间变化。
将变阻器从10kΩ改为4.7kΩ，这样调节起来就明显了。
●大功率管很烫，效率过低
将中功率管和大功率管之间的电阻换为360Ω后，效率得到较好提升，大功率不像以前那么热。
●反馈电路接好之后，带负载能力不是很强，接上5Ω的电阻后，电压降幅大
仔细检测电路各个环节之后发现，我所用的稳压管两端电压高达12V，稳压管和实验要求的规格不一致。
更换之后，电压降幅控制在30mv之内。
7.器件表
定值电阻
100Ω
X2
360Ω
X1
1KΩ
X4
3KΩ
X1
470Ω
X3
10Ω
X1
0.1Ω
X1
电容
0.01μf
X2
1000μf
X1
电感
470μH
X1
集成运算放大器
LM339
X1
晶体管
二极管
X1
三极管
X2
555
X1
稳压管
3V稳压管
X1
示波器
双综示波器
X1
滑动变阻器
10KΩ
X2
外用表
X1
大功率管
X1
中功率管
X1
直流电源
12V
X1
导线
若干
8.心得体会
两周的模拟电子技术课程设计，五天30小时的实验室的充实生活，让我颇有感悟。
想要真正做成一件事情，其实比我想象的要更加的艰巨和来之不易。
要顺利做好本次试验，首先的有一个不畏难的心态，并且在试验课上认真听好老师所强调的方方面面，避免试验时走更多的弯路。
其次，在明白试验目的及注意事项之后，应该提前准备好试验所需的仿真图及电路手绘草图，做到心中有数。
其实，真正让我记忆犹新的是连续五天的自己亲自动手制作的过程。
从周六下午开始，自己便带上准备好的器件和草图，来到实验室，开始研究怎么做好一个开关电源。
通过不断地练习，接线板上的接线技巧较开始的手拙有了较大改善，接线更加的得心应手。
一步步的按要求接线、检测，但总是会出现意想不到的错误。
这些错误有的是明显的接线问题，如接地没接好；而有些错误却十分的隐性，如做到反馈电路时总不能将输出电压调到5V。
随后，我虚心的请教同学、老师，共同探讨解决的方案。
我想，这样充实的过程虽然让我有点焦虑不安，但现在看来只有那些切身的经历才能使我真正的得到成长，学到更多实用的技巧。
也就是这样，自己动手制作的过程中不断地出现问题，然后又集中精力将其彻底解决。
这样的心路历程，教会我成功其实更多的平时积累和过程中艰辛的付出。
唾手可得的东西并不能带给人以成长，自己亲身一点一滴做出来的东西才更加的实实在在、耐人寻味。
最后，我得感谢实验过程中给予我帮助的老师同学们，谢谢大家无私的指导和帮助，我也希望我们能一起走的更远!
9.参考文献
参考文献：
●《电路（第五版）》邱关源主编高等教育出版社
●《模拟电子技术基础（第四版）》华成英童诗白高等教育出版社
●《数字电子技术基础》 张申科崔葛瑾主编 电子工业出版社
●《电子技术基础》康华光主编高等教育出版社
●《开关电源的原理与设计（修订版）》张占松蔡宣三编著电子工业出版社
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