1 引言
近年来，数字化在电源领域得到广泛应用，许多电子设备要求电源具有多档级。因此，这里提出了一种利用数字控制、电压可调的开关电源设计方案，实现电压步进调整，并具有宽电压输入、稳压输出功能。
2 设计方案
方案系统设计框图如图1所示，输入为220 V，50 Hz交流电压，经电压变换，整流滤波后得到18 V的直流电压，送入Boost电路，经滤波输出直流。CPLD与单片机组成的数字控制模块输出脉宽调制信号(PWM)，由按键控制改变PWM占空比，从而控制Boost电路的输出电压。该输出电压可在30~36 V范围内步进调节，实现多路电压输出。最大输出电流高达2 A。
输出电压经MAXl97 A/D采样，送至控制模块，通过PID算法计算调整下一次传送的控制信号，形成反馈回路，实现宽电压输入，稳压输出的功能。
3 硬件电路设计
3．1 硬件电路图
系统硬件电路如图2所示。交流电压经变压器转换，其幅值按一定比例降低。降低的交流电压经扁桥式整流电路整流为18 V直流，经2 200μF电容滤波后进入主转换电路与Boost 电路。
在Boost转换电路中，增加MOSFET和二极管缓冲吸收电路，减小过压或过流引起的损耗。由于电源功率较小，则采用RC吸收电路。当过流、过压产生时，电流通过电阻以热能的形式将能量散发出去，降低对MOSFET的影响，减小其损耗，延长使用寿命。根据多次试验，保护吸收电路的电阻应取kΩ级，电容取nF级。直流信号再经低通滤波器滤除纹波，驱动负载。
3．2 主要功能电路原理
硬件电路部分的主要电路是Boost电路，它由功率开关管VT、储能电感L、续流二极管VD和滤波电容C组成。开关管按一定频率工作，转换周期为T，导通时间为Ton，截止时间为Toff，占空比D=Ton/T。其工作原理为：当VT导通时，电感L储能，VD反偏截止，负载由电容C提供电能；VT截止时，L两端电压极性相反，VD正偏，同时为负载和滤波电容C提供能量。
由储能电感L导通和截止期间，电流变化量相等可得，输出电压U0和输入电压U1之间关系为：
U0/Ui=1/(1一D) (1)
3．3 器件选取
根据理论计算，功率开关采用晶体管即可满足要求，故系统采用IRF540型MOS管，其VDS=100 V，IDS=17 A。采用MOS管专用驱动器件IR2110完成驱动功能。IR2110是一款高低电平驱动器件，其逻辑输入电压只需3．3 V，输出电压最大可达20 V，驱动电流最大可达到2 A。其延迟时间为10ns，上升沿和下降沿时间分别为120 ns和94 11s。由于IR2110可同时驱动双MOS管，因而系统只涉及一个MOS管，故只使用一路驱动即可。
由于普通二极管的反向恢复时间过长，而肖特基整流管无电荷储存问题，可改善开关特
性。其反向恢复时间缩短到10 11s以内。但其反向耐压值较低，一般不超过100 V。因此肖特基二极管适用于低压、大电流状态下工作，并可利用其低压降提高低压、大电流整流(或续流)电路的效率。
3．4 重要参数的计算
滤波电容的选取，可根据
当开关管工作频率取F=40 kHz时，设纹波电压约为30～50 mV，则计算得到C数量级为1 000μF。实际调试后取电容为2 200μF。
储能电感的选取，可根据：
设计过程中，设置纹波电流△iL=O．4 A，计算得到L数量级为l mH，实际调试后取电感为0．79 mH。
4 软件设计
选择CPLD和51系列单片机组合设定数字控制和输出电压步进。用单片机控制整个系统。软件设计除设定初始电压值，还包含PID算法程序，以及调整PWM占空比。可编程逻辑器件CPLD可直接生成PWM波控制开关管驱动器。
4．1 PWM波产生
PWM波的产生采用Verilog HDL硬件描述语言在CPLD中实现。信号频率设定为40 kHz，采用DDS方式步进频率可精确至1 Hz。使用QuartusⅡ自带的工具生成PLL器件，将外界晶体振荡器输入的频率倍频至100 MHz。由DDS公式，可得：
式中：k为累加系数；Fin为输入频率；n为计数器位数。
当键盘键入所需电压U0，单片机内转化为占空比DY=1一(Ui／U0)。累加器开始累加时输出高电平，当DY达到计数值时变为低电平，最终可得精确频率下占空比可调的PWM控制信号。
4．2 PI控制算法
为通过反馈调节控制信号实现稳压，系统软件设计中加入了PID控制算法，即单片机中将给定电压值与采样反馈电压值比较，利用偏差的比例、积分、微分线性组合调整PWM 信号的占空比，进而达到稳压。常用的PID算法形式为：
式中：KP、Ki、Kd分别为比例系数、积分系数、微分系数；e(k)为偏差；u(k)为所需控制信号的调整值。
该系统设计选择PI算法(PID算法的一种简单形式)，即令Kd为零，只考虑比例系数和积分系数。因此，系统稳压控制的优劣取决于参数Kp、Ki。Kp越大，系统反应越灵敏，但Kp偏大会导致输出振荡大，调节时间延长，所以应谨慎选择。积分系数的运用可以消除系统的稳态误差，提高系统的控制精度。PI算法流程如图3所示。图3中引入了积分分离式算法，减少积分校正对控制系统动态性能的影响。即在控制开始阶段或电压值大幅度变化时，取消积分校正；而当实际电压值与设定值的误差小于一定值时，恢复积分校正作用。积分分离式算法既保持积分作用，又减小超调量，改善控制系统的性能。经实验确定，可实现稳压功能。
4．3 仿真验证
Simulink是MATLAB提供的实现动态系统建模仿真的一个软件包。采用Powersystem 库模型，将系统设计的仿真电路连接如图4所示。脉冲产生器产生固定频率和占空比方波，控制MOS开关管。电流和电压测量器将模拟的电流和电压量化送至示波器。仿真中器件参数根据实际设计选取：输入电压为18 V，开关管的控制脉冲(PWM波)频率为40 kHz，占空比60％，电容取2 200μF，电感为1 mH，电阻为18 Ω。得到的电流电压波形图如5所示。通过仿真可看出，在不考虑损耗时电压可以升36 V以上，电流也可以达到2．4A；在实际
电路中因存在损耗，通过调整占空比达到了输出电压30～36 V步进调整．最大输出电流2 A。
5 结语
利用Boost 电路实现了系统设计的升压转换，采用CPLD 和单片机完成数字控制，软件编程得到PWM 信号，通过调整占空比实现输出电压数字调节。而运用PI 算法则是本系统设计的亮点，完美实现了宽输入，稳压输出。
数字式可调稳压电源 【摘要】电源的数字化控制是人们追求的目标之一，人们对它的要求也越来越高，数控直流稳压电源能给人带来很大的方便，为我们工作、科研，生活、提供更好的，更方便的服务。通过此系统的设计，让开发者更深刻的掌握单片机基本原理，并熟悉一些外围电路的扩展，以及进一步的了解C语言的硬件编程能力。 【关键词】单片机；直流稳压；数模转换 一、数字式可调稳压电源原理介绍 1.方案分析与选择 方案一：数控部分用单片机带动数模转换芯片提供线性稳压电压的参考电压。 优点：对于单片机，系统工作在开环状态，对数模转换的精度要求较高，设计成本低。 缺点：功耗较大，LED数码管输出显示不是系统的精确输出电压，须对它进行软件补偿。 方案二：数控部分用A VR单片机的PWM组成开关电源，再利用A VR的AD转换对输出电压进行实时转换，利用软件进行电压调整以达到稳压。 优点：硬件简单，稳压的大部分工作由软件完成，对单片机的运行速度要求很高，利用手头的ATmaga16L单片机最高8MHz工作频率很难达到速度要求。对软件要求较高，功耗小。 缺点：输出纹波电压较大，对软件的要求很高。 方案二简单的电路结构起初对设计者很吸引，但是后来了解到A VR单片机的PWM的精度用于开关电源比较勉强，而且开关电源有个通病：纹波电压大，考虑到设计目标对电源的功耗要求不是很严，同时为了保证纹波足够小也鉴于自身对于51单片机和线性电源较为熟练，故选择方案一。 2.总体设计原理 本设计采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，利用4×4键盘输入数字量，通过控制单元输出数字信号，再经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，最后经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着输出功率管的基极电压的变化，间接地改变输出电压的大小。
ZCC9430同步升压芯片 一、产品综述 ZCC9430芯片是一款具有600KHz的自动调节频率、高效率、宽输入范围的电流模式升压（BOOST）芯片，且具有高效率同步升压功能和可调限流功能。该电源芯片内部全集成低内阻功率MOSFET，可以实现大功率输出的同时，大大简化了外部电路设计，同时实现低功耗，高效率电源开关。用户可灵活地通过外部补偿建立动态环路，获得在所有条件下最优瞬态性能。 ZCC9430芯片还包括欠压锁存，过流保护和过温保护，以防止在输出过载时产生损害。二、产品特点 ? 完全符合Intel Thunderbolt Power Spec. ? 输入限流电阻，灵活设置最大输出功率? 输入最大电流可达8A ? 自动调频，最大限度降低功耗 ? 增强PWM模式的快速瞬态响应 ? 3.0 V-30V宽输入范围 ? 输出电压:5V To 30V ? 芯片停止工作时电流< 1μA 三、产品应用 ? Thunderbolt 接口 ? 笔记本电脑和平板电脑 ? 热插拔电源管理 ? 通信供应电源 四、典型应用电路
ZCC9430同步升压芯片 五、采用QFN20 5mm*5mm封装 绝对最大额定参数(1)： SW, OUT ....... ..............–0.5V to +35V IN, SENSE .... ................–0.5V to +35V BST, SDR ....... ........–0.5V to Vsw+5V 其他管脚....... ...............–0.3V to +5V EN 偏置电流……...... ..........… 0.5mA 结温度................ .... .................. 150°C 存储温度. ....... .......... -65°C to +150°C 额定功耗 (TA......=+25°C)....2.6W（2） 推荐的操作条件（3） 电源电压VIN..............3.0V to 30V 输出电压 VOUT........ 5V to 30V EN 偏置电流……0mA to 0.3mA 操作临界温度. ....-40°C to +125°C 注: 1)超过这些额定参数可能损坏设备。 2)最大允许功耗是一个关于最大临界温度T J(MAX)，过热保护电阻θJA，环境温度T A的函数。在任何环境温度下的最大允许额定功耗计算公式为P D(MAX)=(T J(MAX)-T A)/θJA。超过了最大允许功耗将导致过温，导致产生过温保护。内部过温保护电路保护芯片免受永久性的损害。 3)芯片不能保证其在操作条件以外运行。
特点 n 5V 到40V 宽输入电压范围 n 1.25V 输出电压采样电压 n SW 内置过压保护功能 n 固定220KHz 开关频率 n 最大5A 开关电流 n 94%以上转换效率 n EN 脚TTL 关断功能 n 出色的线性与负载调整率 n 内置功率MOS n 内置频率补偿功能 n 内置软启动功能 n 内置热关断功能 n 内置电流限制功能 n TO263-5L 封装 应用 n EPC/笔记本车载适配器 n 升压、升降压转换 n 手持式设备供电 XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路，可工作在DC5V 到40V 输入电压范围，低纹波，内置功率MOS 。XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。 PWM 控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。内置过电流保护功能与EN 脚逻辑电平关断功能。 图1. XL6019封装
220KHz 60V 5A开关电流升压/升降压型DC-DC转换器XL6019 引脚配置 图2. XL6019引脚配置 表1.引脚说明 引脚号引脚名描述 1 GND 接地引脚。 2 EN 使能引脚，低电平关机，高电平工作，悬空时为高电平。 3 SW 功率开关输出引脚，SW是输出功率的开关节点。 4 VIN 电源输入引脚，支持5V到40V DC范围电压输入，需要在VIN 与GND之间并联电解电容以消除噪声。 5 FB 输出电压采样引脚，FB参考电压为1.25V。
220KHz 60V 5A 开关电流升压/ 升降压型DC-DC 转换器 XL6019 方框图 图3. XL6019方框图 典型应用 VOUT=1.25*(1+R2/R1) L1 47uH/5A 图4. XL6019系统参数测量电路
！ 题目：可调稳压器 大功率可调开关电源 指导老师：陈德胜 队员及年级：罗国颖徐业刘胜玥张军光王凤华李飞（2007级） 学校及院系：陕西理工学院物理系 摘要 本系统稳压与限流部分均用TL494控制，系统层次简洁明了，电路结构简单且所采用电子元件均是常用的，市场上均有销售，使电路实现更具有可行性。本系统电压可调范围0—33V，电流可调范围0—5A，最大输出功率120W，整机效率63.99%。主要适用于对输出电流和输出功率要求大，但对电压调整率和负载调整率不是很高的电子设备。由于采用了开关式控制，为了提高效率,调整管就要用高频开关管。又因为输出电流要求大，所以我们采用复合的方式。经过考虑，我们采用了IRFP9240高频开关场效应管和2SC3320高频开关三极管复合而成。在实际设计过程中，可调电压部分我们采用了LM317作为可调基准与TL494内部的误差放大器构成误差放大环节；可调电流部分，我们利用TL494内部的控制比较放大器和其内部基准电压组成误差放大环节，电路简单而性能优越。在输出电压和电流显示方面，我们采用高精度数字表头；在散热方面我们采用风扇和金属散热板辅助。 一、0V~+33V稳压电源 1、方案选择 （1）串联式稳压电源方式 我们首先想到的是用三端可调稳压器先提供稳定电压和小电流，再经过三极管扩流方式达到大功率输出。且集成可调稳压器具备了各种保护功能，所以外围电路就可简化。但由于本系统要求输出电压范围较大，电流也大，这种方式的输出电流与流过集成可调稳压器电流相同，当输入与输出压差太大时，集成可调稳压器的发热量也相当大，也降低了效率。若选此种方案，应考虑采用换档切换调压方式，以减少输入与输出电压差。但这样未免增加了系统的复杂性，效率同样难以达到理想效果。 （2）开关电源方式 这种方式的电源效率高，但一般纹波较大。而我们要求的重点是高效率，所以根据实际情况，综上后，我们决定采用了方案（2）。经过此选择，开关控制方式采用PWM，而控制IC采用TL494。 电路结构图如下图所示 (电路结构图)
前言 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的技术，服务于各行各业。数字式稳压电源与传统稳压电源电路相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点。目前，数字式直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛应用于我们生活、工作、科研、各个领域。 本文将介绍一种数字式直流稳压电源，要求输出电压量程±12V，0V～+12V 连续可调；输出电压可数字显示，显示精度优于±0.1%；输出电流400mA。其中，发挥部分为：电压调节方式为：以0.1V为步进加或减；通过按键对可调电压输出一路进行预置数，0V～12V的任意一整数电压值可作为预置数。 作为第一次课程设计，整个资料搜集与工作过程有待提高。第一步用一天时间重点温习模电课本中稳压电源部分，对直流稳压电压的原理，结构框图，变压、整流滤波、稳压三大部分有了初步了解。第二步结合任务书的基本要求，用两天时间查找搜集相关书籍与网络资料，在茫茫书海中找到核心资料，先确定总体方案为数控方式，再模块方案选择与论证，确立变压、单相桥式整流电容滤波、两路稳压输出、数控与数显的设计结构。画出整个电路草图。第三步，学习multisim 软件的电路原理图画法与电路仿真。在该软件的学习与使用的过程中遇到一些大大小小的问题。比如安装程序，熟悉各种工具的使用，元器件的查找，仿真起初难以出结果等等。原理图和仿真完成后，第三步则撰写报告。整个课程设计过程，不仅使我们更扎实的学习电子技术课程、学会仿真软件multisin；而且将理论知识与实践相结合，一定程度的锻炼了我们的动手和电子设计能力，资料搜集能力，也达到了一种将知识活学活用的目的。
目录 1设计要求 (4) 2整体设计方案 (5) 2.1设计思路 (5) 2.2总体方案论证与选择 (5) 3单元方案的选择与论证................................ 错误！未定义书签。 3.1整流电路模块.................................. 错误！未定义书签。 3.2滤波电路模块 (10) 4系统的硬件设计与实现................................ 错误！未定义书签。 4.1连续可调直流稳压电路.......................... 错误！未定义书签。 4.2A/D转化电路 ................................... 错误！未定义书签。 4.3数字显示电路.................................. 错误！未定义书签。 5 multisim的仿真与调试 (21) 6总结 (26) 7鸣谢 (26) 8元器件明细表及参考文献.............................. 错误！未定义书签。9收获体会 (27)
. .页脚. 可调直流稳压电源设计报告 任微明（学号：） （物理与电子信息学院 10级科技班, 呼和浩特 010022） 指导教师:高焕生 摘要：主要采用变压器、整流、滤波、稳压的流程思路将输入220V交流电转换成电压3~12V的直流电源。其中，稳压电路采用三端固定稳压器LM317达到稳压效果，因此系统可根据实际需要对其设计进行适当的修改。本系统设计方便简单、易学易改、成本低廉、功能实用。 关键字：变压器；整流；滤波；稳压 1 设计容及要求 1.1 设计目的 1、学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。 2、掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。 3、通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会： (1)选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源； (2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。 (3)通过电路的设计可以加深对该课程知识的理解以及对知识的综合运用。 1.2 设计容 设计一波形直流稳压电源，满足：当输入电压在220V±10%时，输出直流电压为3~12V。 1.3 设计要求 (1)电源变压器做理论设计； (2)合理选择集成稳压器； (3)完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图，PCB板；
(4)撰写设计报告、调试总结报告。 2 设计方法与步骤 2.1 设计方法 单元电路设计、PCB板设计、电路的组装与调试。 2.2 设计步骤 （1）功能和性能指标分析：对题目的各项要求进行分析，整理出系统和具体电路设计所需的更具体、更详细的功能要求和技术性指标数据，以求得设计的原始依据。 （2）画出总体电路图，要求按相关规定，布局合理，图面清晰，便于对图的理解和阅读，为组装、调试和维修时做好准备。 （3）按总电路图安装电路，调试并改进。 3 电路的设计 图3 整体电路图 3.1 电源变压器 过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后通过的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定。 3.2 整流电路 利用二极管的单向导电性，将交流电压变成单向脉动电压的电路，称为整流
XC9119D10A Series 1MHz, PWM Controlled, Step-Up DC/DC Converter, Ceramic Capacitor Compatible ETR0408_008 ■GENERAL DESCRIPTION The XC9119D10A series is 1MHz, PWM controlled step-up DC/DC converter, designed to allow the use of ceramic capacitors. With a built-in 2.0Ω switching transistor, the XC9119D10A series can easily provide a step-up operation by using only a coil, a diode, a capacitor, and a resistor, connected externally. Since output voltage up to 19.5V (Maximum Lx operating voltage: 20V) can be derived with reference voltage supply of 1.0V (±2.0%) and external components, the series can easily supply high voltage for various general-purpose power supplies, LCD panels and organic EL displays. With a high switching frequency of 1.0MHz, a low profile and small board area solution can be achieved using a chip coil and an ultra small ceramic output capacitor. With the current limit function (400mA (TYP .): V DD =3.6V), a peak current, which flows through built-in driver transistors can be limited. Soft-start time can be adjusted by external resistors and capacitors. The stand-by function enables the output to be turned off (CE ’L’), that is, the supply current will be less than 1.0?A. ■TYPICAL APPLICATION CIRCUIT ■APPLICATIONS ●Organic electroluminescence display (OELD)●Power supplies for LCDs ●Multi-function power supplies ■FEATURES Operating Voltage Range : 2.5V ~ 6.0V Output Voltage Range : Up to 19.5V externally set-up : Reference voltage 1.0V +2.0% Oscillation Freq uency : 1.0MHz ±20% ON Resistance : 2.0Ω (V DD =3.6V, V DS=0.4V) Efficiency : 86% (V OUT =15V, V DD =3.6V, I OUT =10mA) Control : PWM control Stand-by function : I STB =1.0?A (MAX.) Load Capacitor : Low ESR ceramic capacitor Ultra Small Packages : SOT-25, USP-6C Lx Limit Current : 400mA (V DD =3.6V) ■TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS ○Efficiency vs. Output Current 1020304050607080901000.1 1 101001000 Output Current: I OUT (mA) E f f i c i e n c y : E F F I (%) XC9119D10A 1/18
10Low-power DC/DC converter selection guides Page 7TPS6110x,Dual output DC/DC converter with integrated LDO offers complete power supply solution in one device Page 8TPS6220x, 97% efficient step-down converter in SOT-23TPS62202GND Vin EN SW FB 10 μH 2.5 V . . . 6.0 V 1.8 V/300 mA 100.0090.0080.0070.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.00 3.60.010.11101001000Iout/mA TPS62202 efficiency vs. Iout U p d a te d 2Q '02 R E A L W O R L D S I G N A L P R O C E S S I N G TM Actual Size (3.0 mm x 3.0 mm)SOT -23 package QFN/MLP-24 package 10 μH TPS61106 3.3 V LBO1LBO2PGOOD 1.5 V >250 mA >120 mA SWN SWN LBI SKIPEN ADEN EN ENPB ENLDO GND PGND PGOOD LB02LB01LDOSENSE LDOOUT LDOIN VOUT 0.8 V . . . 3.3 V Battery Order your free copy of the UPDATED 'Power Management Selection Guide' Actual Size (4.0 mm x 4.0 mm)?
基于PWM的高压可调大范围开关电源设计与实现 摘要：设计实现了一个高压可调大范围的开关电源，采用ARM7微处理器作为 电源的控制器完成ADC变换及相关算法运算，产生脉冲编码调制PWM实现对调 整管的控制，利用彩电高压包作为高压脉冲变压器。经过MATLAB/SIMULINK仿真，验证了电路方案的可行性，经过测试表明：输出电压可以在1000V～20KV范围内 连续可调，负载电流为0～5mA, 且具有体积小、成本低、宽范围、智能化的特点，可以满足蔬菜叶面害虫的防控需要，也可以应用到类似指标的领域。 关键词：开关电源；微处理器；高电压；蔬菜害虫；物理防控 1 引言 电源是物理农业中用于杀菌消毒、灭虫、防控农作物害虫等方面的重要设备，目前电源主要有两大类，线性电源和开关电源[1]。 线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再 经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流 电压。线性电源因调整管工作于放大状态（线性工作区域）而得名；线性电源技 术很成熟，制作成本较低，输出电压文波较小可以达到很高的稳定度，自身的干 扰和噪声都比较小，但由于工频(50Hz)时变压器的体积比较大且笨重造成电源整 体体积较大且笨重,更主要的是电源效率较低(一般满载工作的效率只有80%左右)，且输入电压范围较小；总的来讲，线性电源的优点是性能稳定，没有高频纹波等 干扰。线性电源的缺点是发热功耗大、能源利用率低，没有超大功率的电源供选择。开关电源（Switch power supply）是指用于电压调整管工作于饱和区和截止区，即开关状态的[2-4]。 开关电源可以具有较高的工作频率,脉冲变压器的体积可以做的较小,重量轻, 结构简单、成本低、效率高（效率可达90%以上)，在很多场合已经替代了线性电源, 虽然输出纹波较线性电源大些，但可以通过滤波措施降低,是电源发展的趋势。高频率、高电压、数字化是各个领域开关电源发展的趋势[5-7]。 因此，根据资助本论文研究的科技攻关项目的研究需要，针对灭除蔬菜叶面 害虫系统的关键组成部分采用的高压电场，设计实现基于脉宽调制技术PWM的 一个高电压大范围可调开关电源，并采用微处理器作为控制核心，主要是将一般 电瓶电压12V直流电升高到1000V～20kV直流电，根据需要可调输出电压大小， 以满足高压电场灭除蔬菜叶面害虫的需要。 2 开关电源方案设计 开关电源的工作过程： PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调制开关电源是 让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的 伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/ 功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗[5-6]。 PWM开关电源主要是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电 压幅值的脉冲电压来实现的。PWM脉冲的占空比由开关电源的控制器根据需要 进行调节。 通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出电压值。将绕组输出的交流波 形经过整流滤波后就得到需要的直流电压。 控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很 类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调 节器相同。
HX1001 T i n y P a c k a g e,H i g h E f f i c i e n c y,S t e p-u p F e a t u r e s Input Voltage Range: 1.1V~5.5V Internal MOSFET with high switch current up to 3A 90% Efficiency Up to 450kHz Switching Frequency SOT-23-6L Package A p p l i c a t i o n s PDA DSC LCD Panel RF-Tags MP3 Portable Instruments Wireless Equipments D e s c r i p t i o n The HX3141 is a compact, high efficiency, and low voltage step-up DC/DC converter including an error amplifier, ramp generator, comparator, switch pass element and driver in which providing a stable and high efficient operation over a wide range of load currents. It operates in stable waveforms without external compensation. The high switching rate minimized the size of external components. Besides, the low quiescent current together with high efficiency maintains long battery lifetime. The output voltage is set with two external resistors. The HX3141 is available in the industry standard SOT-23-6L power packages.
一种输出电压4～16V开关稳压电源的设计（转载)4-16V可调开关电源） 2007-05-14 19:50 转载)4-16V可调开关电源 wenyin 发表于 2006-11-16 17:09:00 一种输出电压4～16V开关稳压电源的设计 薛红兵 (信息产业部电子第二十研究所，陕西西安 710068） 摘要：介绍一种采用半桥电路的开关电源，其输 入电压为交流220V± 20％，输出电压为直流 4～ 16V，最大电流 40A，工作频率 50kHz。重点介绍了该电源的设计思想，工作原理及特点。 关键词：脉宽调制；半桥变换器；电源 1 引言 在科研、生产、实验等应用场合，经常用到电压 在 5～ 15V，电流在 5～ 40A的电源。而一般实验用电源最 大电流只有 5A、 10A。为此专门开发了电压 4V～ 16V连续 可调，输出电流最大 40A的开关电源。它采用了半桥电路，所选用开关器件为功率 MOS管，开关工作频率为 50 kHz，具有重量轻、体积小、成本低等特点。 2 主要技术指标 1）交流输入电压AC220V± 20％； 2）直流输出电压 4～ 16V可调； 3）输出电流 0～ 40A； 4）输出电压调整率≤ 1％； 5）纹波电压Up p≤ 50mV； 6）显示与报警具有电流 /电压显示功能及故障告警指示。 3 基本工作原理及原理框图 该电源的原理框图如图 1所示。
220V交流电压经过 EMI滤波及整流滤波后，得到约 30 0V的直流电压加到半桥变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率 MOS管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。 4 各主要功能描述 4. 1 交流 EMI滤波及整流滤波电路 交流 EMI滤波及整流滤波电路如图 2所示。 电子设备的电源线是电磁干扰（ EMI）出入电子设备的一个重要途径，在设备电源线入口处安装电网滤波器可以有效地切断这条电磁干扰传播途径，本电源滤波器由带有 IEC插头电网滤波器和 PCB电源滤波器组成。 IEC插头电网滤波器主要是阻止来自电网的干扰进 入电源机箱。 PCB电源滤波器主要是抑制功率开关转换时产生的高频噪声。 交流输入 220V时，整流采用桥式整流电路。如果将 JTI 跳线短连时，则适用于 110V交流输入电压。由于输入 电压高，电容器容量大，因此在接通电网瞬间会产生很大的浪涌冲击电流，一般浪涌电流值为稳态电流的数十倍。这可能造成整流桥和输入保险丝的损坏，也
一种输出电压4～16V开关稳压电源的设计 摘要：介绍一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为交流220V±20％，输出电压为直流4～16V，最大电流40A，工作频率50kHz。重点介绍了该电源的设计思想，工作原理及特点。关键词：脉宽调制；半桥变换器；电源 1引言 在科研、生产、实验等应用场合，经常用到电压在5～15V，电流在5～40A的电源。而一般实验用电源最大电流只有5A、10A。为此专门开发了电压4V～16V连续可调，输出电流最大40A的开关电源。它采用了半桥电路，所选用开关器件为功率MOS管，开关工作频率为50kHz，具有重量轻、体积小、成本低等特点。 2主要技术指标 1）交流输入电压AC220V±20％； 2）直流输出电压4～16V可调； 3）输出电流0～40A； 4）输出电压调整率≤1％； 5）纹波电压Up p≤50mV； 6）显示与报警具有电流/电压显示功能及故 障告警指示。 3基本工作原理及原理框图 该电源的原理框图如图1所示。 220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MOS管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。 4各主要功能描述 41交流EMI滤波及整流滤波电路 交流EMI滤波及整流滤波电路如图2所示。
图1整体电源的工作框图 图2交流EMI滤波及输入整流滤波电路 电子设备的电源线是电磁干扰（EMI）出入电子设备的一个重要途径，在设备电源线入口处安装电网滤波器可以有效地切断这条电磁干扰传播途径，本电源滤波器由带有IEC插头电网滤波器和PCB电源滤波器组成。IEC插头电网滤波器主要是阻止来自电网的干扰进入电源机箱。PCB电源滤波器主要是抑制功率开关转换时产生的高频噪声。交流输入220V时，整流采用桥式整流电路。如果将JTI 跳线短连时，则适用于110V交流输入电压。由于输入电压高，电容器容量大，因此在接通电网瞬间会产生很大的浪涌冲击电流，一般浪涌电流值为稳态电流的数十倍。这可能造成整流桥和输入保险丝的损坏，也可能造成高频变压器磁芯饱和损坏功率器件，造成高压电解电容使用寿命降低等。所以在整流桥前加入由电阻R1和继电器K1组成的输入软启动电路。 42半桥式功率变换器 该电源采用半桥式变换电路，如图6所示，其工作频率50kHz，在初级一侧的主要部分是Q4和Q5功率管及C34和C35电容器。Q4和Q5交替导通、截止，在高频变压器初级绕组N1两端产生一幅值为U1/2的正负方波脉冲电压。能量通过变压器传递到输出端，Q4和Q5采用IRFP460功率MOS管。 43功率变压器的设计
XXXXX 大学电子课程设计报告 题目：数控直流稳压电源 系名 专业 年级 姓名 指导教师 xxxx年x月xx日
目录 1 课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目的描述和要求 (3) 3 课程设计报告内容 (3) 3.1 总体设计方案及总体方框图 (3) 3.2 单元电路设计及工作原理 (4) 3.3 元件型号及参数 (9) 3.4 元件清单 (13) 3.5 系统总体电路图 (13) 3.6 系统的调试步骤及方法 (15) 3.7 测试结果 (15) 3.8 调试过程中的问题及解决办法 (16) 4 总结 (16) 参考书目 (17)
1.课程设计目的 能够掌握并实际运用课本知识。能够利用所学的电子技术知识正确分析并设计电路，将适当芯片运用到实际电路中，将课本知识转化为实际能力。 2.课程设计题目的描述和要求 设计一个可以通过数字量输入来控制输出电压大小的直流稳压电源。其具体指标如下： 1．输出电压范围为0~9V，纹波电压小于10mV。 2．输出电流为500mA。 3．输出直流电压能步进调节，由“+”、“-”两键控制电压步进增和减，步进值为1V。 4．输出电压由数码管显示。 5．包括设计系统工作的辅助电源。 3.课程设计报告内容 3.1 总体设计方案及总体方框图 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如下图所示。主要包括三大部分：数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用“+”、“-”按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到D/A转换器，经D/A转换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。
电子制作设计报告题目：LM317型可调稳压电源 学号：38381115117 姓名：张宏 教学院：信息工程学院 专业班级：2015级软件班 指导教师：张辉 完成时间： 2015年11月12日 目录 1. 课程实践目的................................. 错误！未定义书签。 2. 硬件电路制作 (2) 2.1电路理论分析 (2) 2.2主要制作过程和步骤 (2) 2.3制作过程中注意事项 (2) 3. 测试方案与测试结果 (3) 3.1测试仪器 (4) 3.2作品测试及性能数据 (4) 4. 制作总结 (4)
1.课程实践目的 该设计主要利用可调式稳压器LM317实现直流稳压电源的正负输出可调性。整个电源主要由变压器、整流电路、滤波电路，以及稳压电路几部分组成。其体积小，稳定 性好且性价比较高。而且灵活的可调性，控制效果良好。该电源可广泛运用于电力电 子、仪表、控制等实验场合。 2. 硬件电路制作 2.1电路理论分析 LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。 LM317 的输出电压范围是 1.2V 至 37V，负载电流最大为 1.5A。它的使用非常简单，仅需两 个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压 器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM317 不需要外 接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用 输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准 三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM317 能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬 一般当整流输出电流大时，必须用电解电容滤波稳压；输出电流小时，用一般电容或电解电容滤波都可以，如果对直流输出电压有纹波系数要求或者为了防止高频噪 音，用电解电容和小容量无极性电容并联使用效果较好。小容量电容可滤掉脉动直流 中的高次谐波，电解电容滤掉大幅值的低频成分，稳压范围宽、效果好。稳压范围宽、效果好。整流滤波电路对电容器的容量和耐压值要求不是太高，一般根据输出电流大 小估算电容器的容量，输出电流大，容量就大；电流小，容量就小。但是，容量太 大会降低输出电压值，太小则会导致电压脉动大、不稳定。故C1选择耐压大于16V、容量470-2200μF的电解电容均可。C2选用普通的磁片电容即可，容量为 10×104=100000PF=0.1μF。C3的选择类似于C1，电阻选用1/8W的小型电阻。 LM317 三端可调双电源稳压电路，正输出电压是可调的。电路中的VREF=V31(或V21)=1.2V，R1和R2=(120~240)Ω,为保证空载情况下输出电压稳定，R1和R2不宜高于240Ω。 R2 和R2的大小根据输出电压调节范围确定。变压器的选择。输出电压为3~6V，最大电 流可达100mA，因此变压器的功率必须为6W以上，输出电压为两个15V的变压器。2.2主要制作过程和步骤 电容愈大电路带负载的能力愈强，滤波效果愈好；电流平均值愈大(即负载电阻的RL
一种数字可调的升压型开关电源的设计 与实现 一种数字可调的升压型开关电源的设计与实现 类别：电源技术 1 引言近年来，数字化在电源领域得到广泛应用，许多电子设备要求电源具有多档级。因此，这里提出了一种利用数字控制、电压可调的开关电源设计方案，实现电压步进调整，并具有宽电压输入、稳压输出功能。 2 设计方案方案系统设计框图如图1所示，输入为220 V，50 Hz交流电压，经电压变换，整流滤波后得到18 V的直流电压，送入Boost电路，经滤波输出直流。CPLD与单片机组成的数字控制模块输出脉宽调制信号(PWM)，由按键控制改变PWM占空比，从而控制Boost电路的输出电压。该输出电压可在30~36 V范围 内步进调节，实现多路电压输出。最大输出电流高达2 A。输出电压经MAXl97 A/D采样，送至控制模块，通过PID算法计算调整下一次传送的控制信号，形 成反馈回路，实现宽电压输入，稳压输出的功能。 3 硬件电路设计3．1 硬件电路图系统硬件电路如图2所示。交流电压经变压器转换，其幅值按一定比例降低。降低的交流电压经扁桥式整流电路整流为18 V直流，经2 200μF电容滤波后进入主转换电路与Boost电路。 在Boost转换电路中，增加MOSFET和二极管缓冲吸收电路，减小过压或过流引起的损耗。由于电源功率较小，则采用RC吸收电路。当过流、过压产生时，电流通过电阻以热能的形式将能量散发出去，降低对MOSFET的影响，减小其损耗，延长使用寿命。根据多次试验，保护吸收电路的电阻应取kΩ级，电容取nF级。直流信号再经低通滤波器滤除纹波，驱动负载。3．2 主要功能电路原理硬件电路部分的主要电路是Boost电路，它由功率开关管VT、储能 电感L、续流二极管VD和滤波电容C组成。开关管按一定频率工作，转换周期为T，导通时间为Ton，截止时间为Toff，占空比D=Ton/T。其工作原理为：当VT导通时，电感L储能，VD反偏截止，负载由电容C提供电能；VT截止时，L 两端电压极性相反，VD正偏，同时为负载和滤波电容C提供能量。由储能电 感L导通和截止期间，电流变化量相等可得，输出电压U0和输入电压U1之间关系为： U0/Ui=1/(1一D) (1)3．3 器件选取根据理论计算，功率开关采用晶体管即可满足要求，故系统采用IRF540型MOS管，其VDS=100 V，IDS=17 A。采用MOS管专用驱动器件IR2110完成驱动功能。IR2110是一款高低电平驱动器件，其逻辑输入电压只需3．3 V，输出电压最大可达20 V，驱动电流最大可达到2 A。其延迟时间为10ns，上升沿和下降沿时间分别为120 ns和94 11s。由于IR2110可同时驱动双MOS管，因而系统只涉及一个MOS管，故只使用一路驱动即可。由于普通二极管的反向恢复时间过长，而肖特基整流管无电荷储存问题，可改善开关特性。其反向恢复时间缩短到10 11s以内。但其反向耐压值较低，一般不超过100 V。因此肖特基二极管适用于低压、大电流状态 下工作，并可利用其低压降提高低压、大电流整流(或续流)电路的效率。3．4
摘要 毕业设计论文 基于单片机的数字可调稳压电源的设计 系别： 专业（班级）： 作者（学号）： 指导教师： 完成日期： 蚌埠学院教务处制
基于单片机的数字可调稳压电源的设计 摘要：基于单片机的数字可调直流稳压电源由于原理简单、便于操作、稳定性好、精度高、成本低、易于实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。其性能比传统 的可调直流稳压电源好，非常适合一般教学和科研使用。 本文通过对一个基于单片机的数控直流稳压电源的设计，将单片机数字控制技 术、有机地融入直流稳压电源的设计中，设计出一款数字化通用直流稳压电源，详细介绍了AT89C52单片机应用中的键盘扫描原理、数码管动态显示原理、定 时器中断原理，从而了解单片机相关指令在各方面的应用，同时还介绍了数模 转换芯片DAC0832的工作原理。系统由模拟电源、控制电路、数模转换电路、 放大电路、显示电路等部分构成，输出0-12V电压范围，步进值为0.1V的直流 电源。 电源的数字化控制是人们追求的目标之一，人们对它的要求也越来越高，数控 直流稳压电源能给人们带来很大的方便，为我们工作、科研、生活提供更好、 更方便的服务。本题采用单片机和其他元件及外围电路，开发一个数字可调式 稳压电源，能够设定输出电压值、电压输出显示等功能。 关键词：单片机、直流、稳压、数模转换
Based on single-chip digital adjustable regulated power supply design Abstract: Microcontroller-based digital adjustable DC power supply as simple in principle, easy operation, good stability, high accuracy, low cost, easy to implement, and many other advantages of being more widely appreciated. Performance than the traditional adjustable DC power supply is good, very suitable for general teaching and research use. In this paper, a microcontroller-based digital controlled power supply design, the single chip digital control technology, organic integration into the DC power supply design, digital design of a universal DC power supply, details of the AT89C52 microcontroller applications The keyboard scanning principle, the digital dynamic display principle, the timer interrupt principle, to understand instruction in all aspects of SCM-related applications, but also introduces the DAC0832 digital-analog converter chip works. System consists of analog power supply, control circuits, digital to analog conversion circuit, amplifier circuit, display circuit and other parts, output 0-12V voltage range, step value of 0.1V DC power supply. Digital control of power is one of the goals people pursue, people demand more and more of it, NC DC power supply can give them great convenience for our work, scientific research and to provide better and more convenient service. The problem with single chip and other components and peripheral circuits, the development of a number of adjustable power supply, can set the output voltage, the voltage output display. Keyword s: microcontroller; DC; regulators; digital to analog conversion