最新开关稳压电源11925.docx
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最新开关稳压电源11925
开关稳压电源11925
模拟电路与系统课程设计
设计题目：
开关稳压电源
第一章设计任务
1.1项目名称
1.2项目设计说明
1.2.1设计任务和要求
1.2.2进度安排
1.3项目总体功能图
第二章需求分析
2.1问题基本描述
2.2系统问题分解及功能基本要求
2.3设计原理
2.4分解设计
第三章调试并分析结果
4.1输入说明
4.2仿真预计输出
4.3测试结果记录
4.4测试结果分析
第四章结论
心得体会
参考文献
第一章设计任务
1.1项目名称：
串联开关型稳压电源
本项目的主要内容是设计并实现稳定电压作用，该电路将所学的三角波发生器、误差放大器、电压比较器、负反馈电路及占空比相结合。
1.2项目设计说明
本项目主要设计并实现串联开关型稳压电源。
1.2.1设计任务和要求
用三级管设计一个串联型开关稳压电源,要求输入电压10~15V,输出电压7V,负载470欧，SV最佳指标优于12%。
1.2.2进度安排
本项目分为五课来完成，第一次课查找资料、设计方案并画出原理图。
第二次课连接三角波发生器电路，使其出现三角波。
第三次课连接电路，加电压比较器，其他部分电路适当代替，使其出现矩形波。
第四次课将被代替的部分用实际电路连接起来，使其出现矩形波。
第五次课测出数据，对其进行分析及计算，根据任务和要求再调整数据达到预期目标。
1.3项目总体功能图
第二章需求分析
2.1问题基本描述
图2.1
题目要求的是要用串联开关型稳压电源，如图2.1所示，电路主要是由开关管、开关驱动电路和滤波电路组成，晶体管在电路中与负载电路呈串联结构，受基极电压的控制。
滤波电路由电感L和电容C组成。
驱动电路主要由取样电路，基准电压电路，误差放大器,三角波发生器和电压比较器组成，取样电路通过对输出电压分压得到反馈电压V，基准电压电路输出稳定的电压，两个信号之差经误差放大器放大后，通过电压比较器阀值电压，将三角波输出电压与阀值电压比较。
其调节控制过程简述如下：
VO↑→VF↑→VP↓（VP=A1（VREF-VF））→D↓→VO↓
VO=TON╱T（VI-VCES）+TOFF╱T（-vd）≈DVI
T=TON+TOFF
TON是导通时间,TOFF是截止时间
D=TON/T
D是脉冲占空比
2.2系统问题分解及功能基本要求
系统问题分解：
图2.2.1
图2.2.2
换能电路：
如图2.2.1所示。
将未经稳压的输入电压转换成脉冲电压，再经LC滤波转换成直流电压。
当开关调整管处于开关工作状态，由于L、C和续流二极管的作用，负载电流始终为单方向流通的直流电流。
图2.2.2显示了其对应的波形。
换能电路即为开关管和滤波电路所构成的电路。
控制电路：
根据采样电路所采集到的输出电压变化信号，控制换能电路的工作情况，是输出电压稳定。
控制电路与取样电路构成驱动电路。
取样电路：
取样电路主要由两个电阻所构成，通过分压得到反馈电压。
基本要求：
要求1:
输入电压为10～15伏，输出为7伏，根据输出电压=输入电压×矩形波的占空比，关键在于得出矩形波图像，根据图形得出占空比，调整输入电压及占空比，即可得出理想的输出电压。
要求2：
输入电压调整率优于12%，输出电压调整率是指在负载固定和温度不变时，稳压电路输出电压的变化量与其输入电压的变化量之比。
改变一个输入电压值，记录一下输出电压值，通过数据计算调整率，如果结果不理想，调整基准电压或者输入电压即可以得到理想的调整率。
2.3设计原理
图2.3.1
如图2.3.1为串联开关型稳压电源原理图,图中VI未经稳压的支流输入电压,晶体管Q1为开关管,Vb为矩形波，控制开关管的工作状态，电感L1，电容C组成滤波电路,VD为续流二极管。
整个设计的核心就是驱动电路，驱动电路主要由取样电路（R1，R2），基准电压电路，误差放大器A1,三角波发生器和电压比较器A2组成，取样电路通过对输出电压分压得到反馈电压，基准电压电路输出稳定的电压，两个信号之差经误差放大器放大后，通过电压比较器阀值电压，将三角波输出电压与阀值电压比较。
当输出电压升高时，反馈电压随之增大，与基准电压之间的差值减少，因而误差放大器的输出电压减少，经电压比较器的高电平减少，占空比也变小，因而输出电压随之减少，调节的结果令输出电压基本不变达到稳压目的。
当输出电压减少时，同样依此类推，分析方法如上。
通过调节控制信号的占空比来改变开关管的导通时间，从而实现稳压的目的。
2.4分解设计
实验分为两个部分:
稳定输出电压、调节电压调整管、
1、先达到稳定输出电压目的：
驱动电路主要是由取样电压，基准电压，误差放大器,三角波发生器和电压比较器组成。
首先，选用代替法，如图2.4.1所示，用直流稳压电源代替基准电压。
用信号发生器XFG1中的三角波形代替三角波发生器。
其他部件不变按原理图所示连接。
连接完电路之后，使其在示波器上出现稳定的矩形波。
图2.4.1
图2.4.2
其次，连接三角波发生器电路如图2.4.2所示，使其在示波器上出现清晰的三角波，再用实际的三角波发生器替换回去，其输出端连在原来输入位置。
再用两个对接的稳压二极管替换基准电压，替换之后，使其在示波器上出现矩形波，调整基准电压或调节提供集成运放电压，使其出现理想的占空比，达到我们想要的目的。
该三角波发生电路信号周期的计算公式如下：
T=4R2R5C╱R3
2、调整电压调整管：
在稳压的基础上，调整输入电压，记录输出电压，多做几次调整5调整电路，使其达到预期的目的。
SV=△VO╱△VI
第三章调试并分析结果
4.1输入说明
图4.2.1中，集成运放A1，A2两端电压为10V,基准电压取5V，R1=10K,R2=10K,RL=470欧，输入电压为10V.
图4.2.3中，集成运放两端电压为10V,R1=10K,R3=20K,R5=47K,
R2=10K,R4=47K.
4.2仿真预计输出
将XFG1用信号发生器的三角波形代替，并对其进行仿真，使其出现矩形波形，如图4.2.1所示，图4.2.2所示。
图4.2.1
图4.2.2
再将XFG1信号发生器换成如图4.2.3所示电路图，并将电路连接到示波器上，使其出现稳定的三角波（如图4.2.4）。
图4.2.3
图4.2.4
最后将图4.2.3的电路图替代图4.2.1中的XFG1，即可得到如下波形，得到矩形波（如图4.2.5），求出所得占空比D。
图4.2.5
4.3测试结果记录
输入电压VI（V）
10
11
12
13
输出电压
VO（V）
7
7.15
7.22
7.36
电压调整率SV（%）
15
7
14
4.4测试结果分析
所测得方波的占空比D为0.7，输出电压为7伏，测量并计算得出的电压调整率有所偏差,达到预期效果.
第四章结论
心得体会
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