多谐振荡器课程设计

降压DC-DC变换（开关电源）课程设计实验报告班级：通信0902学号：090900802姓名：盛媛媛开关电源课程设计实验报告目录1.课程设计的任务及要求…………………………………………31.1课程设计任务…………………………………………………………………31.2课程设计要求……………………………………………………………………32.课程设计的方案及选择…………………………………………32.1方案一…………………………………………………………………………32.2方案二…………………………………………………………………………42.3方案选择………………………………………………………………………43.单元电路设计及计算……………………………………………53.1信号产生电路………………………………………………53.2功率开关………………………………………………………63.3滤波电路…………………………………………………………73.4保护电路………………………………………………………94.电路图初稿……………………………………………114.1电路图初稿……………………………………………………………………114.2电路仿真………………………………………………………………………115.电路实际调试中的问题及解决方案……………………125.1调试……………………………………………………………………………126.电路图……………………………………………………………………………137.器件表………………………………………………………………………148．参考书籍………………………………………………………………149.心得体会……………………………………………………………………151.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.输入电压：12V输出电压：5V/1A2.1A时，输出迭落≤30mV3.1A时，纹波Vop-p≤50mV4.1A时，尖峰Vop≤200mV5.效率η=Po/PE≥70%2.课程设计的方案及选择2.1方案一2.1.11.驱动方式控制占空比2.保护电路上拉电阻1K-几K，不宜过大。2.1.2F信号产生电路功率开关滤波电路工作原理：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，以保持输出电压在其最大功率点的电压和电流处。优点:结构简单、效率高、控制易于实现2.2方案二2.2.1方案方框图12V原理：DC-DC电路，注意电路中的保护措施不能省略。2.3方案选择本次实验，我选择的是方案一性价比方面：方案一所需芯片和电阻较多，方案二占有一定优势。器件方面：两种方案中的器件皆较易购买。参数方面：方案一调节出试验要求的数据；而方案二由于电路较方案一复杂，使用器件较多，调试过程可能更加复杂，性能难以保证。综上所述，我们不难发现两种方案都各有各的特点，但实验一可以让我进一步掌握一些基础知识，以及锻炼自我调试方面的实际能力，因此选择方案一。3.单元电路设计及运算功率开关滤波F3.1信号产生电路图3.1信号输出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。3.2功率开关图3.2功率开关该部分电路采用了大功率管和中功率管，其中运用滑动变阻器调节改变驱动电流，改变功率，此处应当注意功率管的b、c、e,即发射极、集电极和基极脚的连接，切勿连错。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。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母b表示）。其他的两个电极成为集电极（用字母c表示）和发射极（用字母e表示）。三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。3.3滤波电路图3.3滤波电路这一部分电路为滤波电路。其中负载RL一端应加一个小电阻，大小约为0.1欧，负载通过电流约为1A。并利用电容电感电路滤波，整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。在该部分纹波的观察过程中，应注意调试，将其峰峰值控制在适当的范围内。另外，二极管的作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，常把它用在整流、隔离、稳压等电路中。其中稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。3.4保护电路图3.4保护电路此部分电路为保护电路。对于开关电路而言，安全可靠是相当重要的性能。开关电源在设备正常使用对的情况下，还应当满足外界或自身电路或负载电路出西安故障的时，也能安全可靠地工作。其中上拉电阻应在1K-几K，不宜过大。上拉电阻的选择原则应包括：1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大：电阻大、电流小。2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小：电阻小，电流大。3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。综上几个原因，通常在1K到10K间选取。4．电路图初稿5.电路实际调试中的问题及解决方案在实际的操作过程中，电路的连接布线并未耗费太长时间，真正耗时耗力的是电路的实际调试过程。1、占空比的调试，示波器借555的3脚，一开始占空比仅为60%左右，而后换了一下电阻，将电阻换大，占空比达到了90%左右。2、5V输出电压将万用表接至输出端，万用表调至电压档，输出电压一开始并非5V，调节滑动变阻器，使输出电压变为5V。3、接上负载，输出端依旧接万用表电压档，观察是否依旧是5V。在调试过程中，一开始的电压并非5V,调节滑动变阻器，以使其达到5V不变，并观察效率是否达标。4、在负载上并联一个电阻，观察万用表电压档显示的输出跌落，显示为10mv左右，达到30mv以内的要求。5、纹波的调试，将示波器接至输出端，注意观察纹波的Vop-p≤50mV是否在这一范围内，尖峰是否小于200mv6.总电路图7.器件表定值电阻100X2250ΩX11KΩX44.7KΩX33KΩX1470ΩX310ΩX10.1ΩX1250ΩX1滑动变阻器8.1KΩX16KΩX1电容0.01μfX210μfX1电感470μHX1集成运算放大器LF353X2晶体管二极管X2三极管X5555X1器件管脚图8.参考书籍模拟电子技术基础(第四版)——童诗白华成英主编清华大学电子学教研组9.心得体会这次模电大实验让我收获良多，它区别于以往的电路实验，每节课都是经老师自习讲解具体每一步的步骤后再开始实验。在这一周多的时间里，进行了EWB仿真，电路完善，连接电路和调试的过程。在EWB软件的使用过程中，确实是遇到了一些困难，因为以往EWB只是在课上听过，并未真正运用到实际的实验中。而此次EWB的仿真操作，让我逐步熟悉了EWB的具体操作方式流程，学会了一个新的软件的应用。这必将对我以后的专业课学习也有所帮助，我可以讲课上所讲的电路在EWB上模拟出来，更加深刻的理解专业知识。并且限于现实情况，不可能每个重要电路都能在实验室进行实际操作，EWB无疑是一个仿真实验操作的良好平台。在仿真出具体的电路图后，电路的连接操作无疑就变得轻松许多，只需按照电路图接线布线即可，在布线的过程中，均匀的将电线与电路元件进行分布。在这个过程中，也应当注意555芯片各脚，三极管各脚，以及上拉电阻等的连线，要小心谨慎，千万不能接错。在这个过程中，我体会到了动手的乐趣，将一个个小小的部件在电路板上连起来形成一个有效运行的开关电源，这是相当令人兴奋的事情，体会到了我们专业学习中的乐趣。在电路板连接完成之后，最大的任务就是运行调试了，这一部分是花费时间精力最多的一部分，由于各项指标有所偏差，必须换电阻，调节滑动变阻器，而这个过程中，也必须将其与理论知识结合起来，才知道具体要将电阻换大换小，具体要换哪一部分的电阻。在占空比、输出电压、效率等指标的调试过程中，要将其与理论结合，得到较好的参数指标。在以往的实验中，示波器一直是我不怎么会用的，而在此次实验中，更加熟悉了示波器的使用和调试方法，为日后的实验奠定了牢固的基础。对其他实验器材，如万用表，有了更深的认识和应用。在实验的过程中，也培养了独立思考和解决问题的能力，实在解决不了再向老师和同学求助。这种能力是在日后的学习工作中都必须锻炼出来的，而在大实验中这种能力正逐步形成。总而言之，在这次大实验中收获颇丰，既将理论运用于实践，也在实践中巩固了理论。另外，也形成动手能力，独立思考能力等。