DCDC升压全解

升压型DC-DC电源转换器信息学院电子科学与技术系模拟电子技术课程设计《模拟电子技术课程设计》课程特点模拟电子技术实验老师：给出实验方案和具体电子线路学生：进行实验原理验证模拟电子技术课程设计老师：提出设计任务及指标要求学生：查找资料，确定设计方案，仿真验证方案并确定电路参数，完成电路安装及调试，撰写设计报告《模拟电子技术课程设计》课程安排1st：本次课程设计任务及电路原理模型介绍；2st:⑴仿真电路原理图（结构+参数)检查，签字；⑵讲解设计、安排、调试电路的注意事项；⑶分发电路调试板及器件；3st：课程设计报告撰写格式等说明；15:00之后开始电路波形、参数实测检查；4st：电路波形、参数实测检查。本次课程设计内容安排升压DC-DC转换器相关介绍升压DC-DC转换器设计任务及要求升压DC-DC转换器原理介绍升压DC-DC转换器的设计方案介绍EWB及Multisim软件注意事项实验室开放时间一、升压DC-DC转换器相关介绍DC-DC转换器：将一个固定的输入直流电压转换成可调的输出直流电压。DC-DC转换器：分为升压型和降压型两种。升压型DC-DC转换器：通过电感的储能作用将感应电动势与输入电压相叠加后作用于负载，使得输出电压大于输入电压。适用场合：汽车点火装置、煤气灶点火、电蚊拍等等。二、升压DC-DC转换器设计任务及要求(1)设计电路，并在EWB软件平台环境下进行原理仿真，通过仿真对设计的参数进行合理调整。设计任务：利用555定时器、运放器、三极管、电感、电容及电阻等器件进行5V-12V电源转换器的设计及实现;通过反馈电路稳定输出电压、输出电流。(2)对设计好的电路及参数，在硬件平台上搭建电路和调试。(3)对电路的实际输出、理论计算、仿真结果进行比较，分析产生误差的原因，提出改进措施。设计要求：输入直流电压为5V，输出直流电压为12V/100mA，电压可调范围±1V。在额定负载的情况下，输出电压跌落≤30mV；在额定负载的情况下，输出纹波电压Vopp≤50mV；在额定负载的情况下，输出尖峰电压Vopp≤400mV功率转换效率η大于60%；过电流保护(≤100mA)功能。三、升压DC-DC转换器原理介绍升压型DC-DC转换器原理介绍：(1)当Vi为高电平时：VT饱和导通，能量从电源流入，储存在电感L中，由于VT饱和压降小，D截止，C中能量释放给负载。(2)当Vi为低电平时：VT截止，由于电感中电流不能突变，它所产生的感应电动势将阻止电流的减小，电动势极性左负右正，使D导通，L中能量经D对滤波电容C充电，同时提供给负载。L回路充电电阻很小，即时间常数很大，当VT管导通时，L电流近似是线性增加的。在VT管导通结束时：在VT管关断时，D导通，L两端电压为：则L中电流为：在VT管截止结束时，流过L的电流为：因纯电感不消耗能量，所以两个变化量相等即：q为Vi的占空比所以q越大，Uo越大四、升压DC-DC转换器的设计方案介绍振荡电路：用于产生占空比可调的开关控制脉冲，以调整开关电路的工作状态；开关电路：通过控制大功率三极管的通断对升压电感进行充电和放电，由此产生一个较高的感应电势；滤波电路：滤除升压电感输出的跃变幅度较大的脉动电压，输出相对平稳的电压值；反馈电路：调整输出电压、输出电流；1、振荡电路：555定时器构成多谐振荡器CRRf)(.212701U0频率：占空比：1212100%2RRqRR具体555多谐振荡器及频率、占空比公式推导，自行查略数电教材书。若f太大：升压电路中大功率管的管耗太大，易烧毁元件，且电路转换效率低。f和q对电路性能的影响：若f太小：大功率管的管耗小，但最终纹波大。适当选择f的取值是关键！一般取3K-30K左右，若不合适再适当调整。占空比的选择：占空比若偏小，则U0不能达到预期值。011IUUq一般取60％~80％左右，若不合适再适当调整。根据以上要求，对R1、R2、C适当取值。2、升压开关电路：采用耐压高的大功率管来实现升压电感的充放电。R5取值：通过调整其取值，使Q2工作于饱和区。R4取值：通过调整其取值，使Q1工作于饱和区。在开关脉冲为高电平即5V输入时：吸收L的尖峰电压，保护Q2不被击穿R5取值偏大，Q2工作于放大区，管耗大，管子发热。R5取值偏小，Q2工作于深度饱和，电路带小负载能力减弱。R5取值100Ω左右3、滤波电路：LC构成滤波电路，过滤掉升压电感输出的脉动电压，输出稳定的电压。输出纹波产生原因：L输出的大脉动电压被L1C1滤波后的小脉动（纹波）。输出尖峰产生原因：L输出的大脉动电压没被L1C1滤波掉的尖峰值。C1越大，纹波越小，但稳定Uo时间越长。给定C1=1000μFD1作用：与L1、C1构成回路，释放L1电感的反向电场能。4、反馈调整电路：电压采样反馈电路：若输出电压高于目标值，通过反馈电路降低开关脉冲占空比，减少对升压电感的充电时间，从而降低输出电压；反之，提高占空比，增加对电感的充电时间，增加输出电压R’调整输出电压=12v、输出电流≤100mA；UR参考电压电流采样反馈电路：若输出电流超过额定值，通过反馈电路降低开关脉冲占空比，减少对升压电感的充电时间，从而降低输出电流，保护负载；做法：在负载电路上串联一个小电阻，将负载电流转换为电压采样。电压电流反馈调整电路若运放用339芯片，则为OC输出，那么必须在输出端接上拉电阻（R4、R5）OC（即集电极开路）五、仿真软件简易版：EWB5；安装文件大小：14.3MB特点：即插即用型，但器件库较小，示波器等仿真仪器仅能使用一次。升级版：Multisim10.0安装文件大小：315MB特点：需安装软件并破解，器件库相对完善，示波器等仿真仪器可多次使用。EWB仿真软件的兼容问题鼠标右击EWB5的软件图标，点击属性，选择兼容性选项卡，勾选“用兼容模式运行这个程序”，在下拉菜单中选择：Windows98/WindowsMeEWB运算结点数量设置若设置的结点数太少，仿真运行时容易出现中途停止并报错的情况，影响仿真结果。EWB运算结点数量设置核心元器件LF339NE555六、注意事项大功率三极管、负载等重要元件的安全工作参数。管耗以及反向击穿电压。最大集电极电流。纹波及尖峰电压。姓名手机号码值班时间俞经龙18018575183周二晚上17:30~20:30周四晚上17:30~20:30李娜18818234102周五下午13:00~16:30晚上17:30~20:30郭吉政18818235891周六下午13:00~16:30晚上17:30~20:30裴蕾15921729288周日下午13:00~16:30晚上17:30~20:302013-2014第一学期221实验室值班安排七、实验室开放时间及答疑安排答疑安排：b224室邓老师、b339室徐、杨老师；b324室殷老师