EK8003同步升降压IC
EK8003 同步升降压IC
功能概述：
◆宽工作电压2-38V，广泛用于升压电路或者降压电路，也可以用于既需要升压又需要降压的电路， 比如 车载电源，电瓶恒流充电，或者LED恒流电源。
◆PWM 信号调光功能：内部集成调光功能,能接受一个0-100%占空比的低频PWM 信号
进行LED 亮度调节，也可以用作开关控制。
◆大功率：最大可以输出5A的电流，
◆较小的PCB尺寸，5W尺寸仅为30*15*13mm。
管脚序号 管脚名称 功能描述
1 GND 电源地端
2 CT 频率控制端
3 CE 开关控制端
4 FB 电压检测端
5 CS 电流检测端
6 VDD 电源输入端
7 LX 输出端
8 EXT 外接MOS端
电路框图
应用1．
应用2．
应用指南:
1) 电压计算：V OUT=1.27x(1+R3/R1)，电流计算：I OUT=0.54V/R3
2) PWM/EN 端(3 脚)可以输入一个100~1000Hz 的低频PWN 信号进行亮度调节，如果不需调光则
此端接地。
电感计算：一般来讲在输出相同电压的情况下，输出电流越小电感量要相对加大，而在输出相同电流的情况下，输出电压越高电感量要相对加大。电感量调整不适当会发生电感响的问题。
4) 输出电容C3的计算：输出电流小的情况下可以用220uF，输出电流为300mA以上建议用470uF或
者更大容量的电容，电容量小也会发生电感响的问题。
极限参数:
参数 符号 测试条件件 最小值典型值 最大值 单位 工作频率 Fosc Ta=25℃ 20 300 KHz 工作电压 Vcc 2 38 V IC 各端极限电压 Vmax 38 V CE脚ON V CE0 1 V CE脚OFF V CE 2 38 V 电压检测端 V FB Ta=25℃ 1.24 1.27 1.3 V 调光频率 F PWM 100 500 1000 Hz LX最大输出电流 Iout 700 mA 电流检测端 SEN Vcc=3-36V Vpin3>V EN 0.510．54 0.57 mV 工作温度范围 Topr - 40 85 ℃储存环境温度 Tstg - 65 150 ℃焊接温度250±5℃ 260℃,10s
抗静电强度 2000V 封装尺寸
DC-DC升降压电路的几种个人方案
DC-DC升降压电路的几种解决方案 （成都信息工程学院科技创新实验室） WOODSTOCK 前一段时间，本着学习的态度参加了TI杯校赛，做了其中的一个直流升降压的题，作品没做的很好，但是在准备期间，我对各种可行电路都做了尝试，一些心得拿出来与大家分享，也望各路大侠对不妥之处不吝赐教。 我们在实际应用中，经常会出现系统中各个模块供电不统一，或者供电电源的电压时变化的（比如汽车中的电池电压受温度影响而变化），在只有一个电源提供供电的时候，同时 可以升压或降压的电路就变得非常有用。下面，来看一下我想到的几种升降压问题的解决方 案。 非隔离式开关电源的基本电路一般有三种：Buck降压电路、Boost升压电路、Buck-boost 极性反转升降压电路。要实现同时升降压功能，首先想到的肯定是Buck-Boost极性反转电 电路。 图表1 极性反转电路原理示意 这种拓扑结构的电路能够输出与输入相反的、可以比输入电压更高或者更低的电压，并且整 体的效率也很高。但缺点也很明显：一就是极性相反，当输入电压是正压且要求输出也是正的时候，我们还要对输出电压进行反向，这就是一件很麻烦的事；但是，有时我们需要的就 是负压的时候，这个缺点又会有一种很大的用处。缺点二就是，这种拓扑结构电路的电流脉 动值很大，输出滤波不好处理。在实际制作中，我选择了用TI的Buck型降压芯片TPS5430
来做开关管以及驱动的部分，更方便控制，简化了电路。还有一个缺点是，这种电路不方便 数控，而且没法直接用AD采输出电压。下面这个是我做的一个控制TPS5430反馈的电路。 常见的来解决这个问题的还有另外一种电路，就是把boost电路和buck电路结合起来。 但是怎样结合？方法有很多种。 第一种，直接拼接。比如输入电压时5-12V,输出电压要10V,那么我们就可以使用升压 电路将输入电压统一升到13V，然后再使用电压可调节的降压电路来提供输出电压。在做这个方案时，我升压用了TI的TPS61175输入范围是3-18V，输出范围是3-65V，最大输出电流时3A。降压同样用了TPS543O 图表3 TPS5430降压电路
基于升降压电路的双向DC_DC变换电路
基于Buck-Booost电路的双向DC-DC变换电路
目录 1系统方案 (4) 1.1 DC-DC双向变换器模块的论证与选择 (4) 1.2 测控电路系统的论证与选择 (4) 2 系统理论分析与计算 (4) 2.1 双向Buck-BOOST主拓电路的分析 (4) 2.2 电感电流连续工作原理和基本关系 (5) 2.3 控制方法与参数计算 (6) 3 电路与程序设计 (7) 3.1 电路的设计 (7) 3.1.1 系统总体框图 (7) 3.1.2 给电池组充电Buck电路模块 (7) 3.1.3 电池放电Boost升压模块 (8) 3.1.4 测控模块电路原理图 (8) 3.1.5 电源 (9) 3.2 程序设计 (9) 4 测试方案与测试结果 (15) 4.1 测试方案 (15) 4.2 测试条件与仪器 (15) 4.3 测试结果及分析 (15) 4.3.1 测试结果(数据) (15) 4.3.2 测试分析与结论 (16)
摘要 双向DC/DC变换器（Bi-directional DC-DC Converter，BDC）是一种可在双象限运行的直流变换器，能够实现能量的双向传输。随着开关电源技术的不断发展，双向DC/DC变换器已经大量应用到电动汽车、太阳能电池阵、不间断电源和分布式电站等领域，其作为DC/DC变换器的一种新的形式，势必会在开关电源领域上占据越来越重要的地位。由于在需要使用双向DC/DC变换器的场合很大程度上减轻系统的体积重量及成本，所以具有重要研究价值。既然题目要求是作用于可充电锂电池的双向的DC-DC变换器，肯定包括降压、升压、电压可调、恒流、等要求。考虑到题目对效率的要求，我们选择降压Buck电路，升压Boost电路，并用反馈电路和运放电路来实现电压可调和恒流等要求，通过一系列的测试和实验几大量的计算，基本上能完成题目的大部分要求。 关键词：双向DC/DC变换器；双向Buck-Boost变换器；效率；恒流稳压 1系统方案 本系统主要由DC-DC双向变换器模块、测控电路模块及辅助电源模块构成，分别论证这几个模块的选择。 1.1 DC-DC双向变换器模块的论证与选择 方案一：采用大功率的线性稳压芯片搭建稳压电路，使充电压恒定，在输入电压高于充电合适电压时，实现对输入电压的降压，为电池组充电。该电路外围简单，稳压充电不需要软件控制，简单方便，但转换效率低。同时采用采用基于NE555的普通升压电路，这种电路设计简单，成本低，但转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小，更不能不易与基
升降压电路原理分析
BUCK BOOST电路原理分析 电源网讯 Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。 图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。 Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧，称为升压电感。Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式 Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。 Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。 LDO的特点：
① 非常低的输入输出电压差 ② 非常小的内部损耗 ③ 很小的温度漂移 ④ 很高的输出电压稳定度 ⑤ 很好的负载和线性调整率 ⑥ 很宽的工作温度范围 ⑦ 较宽的输入电压范围 ⑧ 外围电路非常简单，使用起来极为方便 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类： （1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。 （2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。 （3）Buck－Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。 （4）Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。 DC-DC分为BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三类DC-DC。其中BUCK型DC-DC只能降压，降压公式：Vo=Vi*D BOOST型DC-DC只能升压，升压公式：Vo= Vi/(1-D) BUCK-BOOST型DC-DC，即可升压也可降压，公式：Vo=(-Vi)* D/（1-D） D为充电占空比，既MOSFET导通时间。0 电力电子技术课程设计报告MOSFET升降压斩波电路设计 班级：110306班 姓名：*** 学号：20111049 指导教师：侯云海 时间：2014年1月10日 题目：MOSFET升降压斩波电路设计 一、课程设计的目的 1.电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要 的实践教学环节。它与理论教学和实践教学相配合，可使我们在理论联系实际，综合分析，理论计算，归纳整理和实验研究方面得到综合训练和提高，从而培养学生独立解决实际问题的能力。 2.加深理解电力电子技术的课程内容，建立正确的设计思想，熟 悉工程设计的顺序和方法，提高正确使用技术资料，标准，手册等的独立工作能力。 3.为后续课程的学习打下坚实的基础。 二、设计的技术数据及要求 1、交流电源：单相220V； 2、前级整流输出输电压： U d=50V～80V； 3、输出功率：300W； 4、开关频率5KHz； 5、占空比10%—90%； 6、输出电压脉率：小于10%。 三、设计内容及要求 1、方案的论证及方案的选择： 1.1总体方案论证 图1 1.2 方案一：MOSFET降压斩波电路 MOSFET降压斩波电路原理图 降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。该电路使用一个全控型器件 V，图中为MOSFET。为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道，设臵了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。 图2 降压斩波电路原理图 MOSFET降压斩波电路工作原理图 直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET，用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。当t=0 时MOSFET 管被激励导通电源U向负载供电，负载电压为Uo=U,负载电流io 按指数曲线上升，当t=t1时控制MOSFET 关断负载电流经二极管VD 续流负载电压Uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串联的电感L较大。电路工作时的波形图如图3所示。 至一个周期T结束，再驱动MOSFET导通，重复上一周期的过程。当电力电子系统工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图2所示。 负载电压平均值为：（2.1） 负载电流平均值为：（2.2） 式中，t on为MOSFET处于通态的时间；t off为MOSFET处于断态的时间；T为开关周期；α为导通占空比。 由式（1.1）可知，输出到负载的电压平均值U o最大为U，减小占空比α，U o随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck 变换器。 根据对输出电压平均值进行调试的方式不同，可分为三种工作方式： （1）保持开关导通时间不变，改变开关T，称为频率调制工作方式； （2）保持开关周期T不变，调节开关导通时间，称为脉冲宽调制 b o o s t升压电路工作原理 boost升压电路是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。 基本电路图见图一： 假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。 下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路 充电过程 在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。 放电过程 如图，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。 如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。 如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 一些补充1 AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上). 1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大). 2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出时,整流损耗约百分之 十. 3 开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过单只做不到就多只并联....... 4 最大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付. 《电力电子技术》课程设计说明书直流升降压斩波电路的设计与仿真 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师：职称讲师 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 完成时间：2016年6月 电力电子技术课程设计任务书 学院：电气与信息工程系专业：电气工程及其自动化 摘要 电力电子技术飞速发展，电力电子技术已经成为自动化领域里一个重要部分，其核心就是利用弱电电路的设计思路，强大电路的器件来实现电路的各种需求。至今电力电子技术已经成为电气工程、信息科学、能源科学三个学科领域的公共学科，可见现实中其无可替代的重要性。 该课程设计做的直流升降压斩波电路，是以SG3525为驱动电路的升降压斩波电路，其优点是响应快，加速平稳、节约能源效果好。通过MATLAB中的SIMULINK 功能仿真，到达了预期效果。 关键词：直流—直流变流电路；升降压斩波；Simulink；仿真 目录 1绪论 (1) 2总体方案设计 (2) 2.1设计要求 (2) 2.2升降压直流斩波电路总体设计方案 (2) 2.3方案的确定 (2) 3主电路设计 (4) 3.1工作原理 (4) 3.2波形图 (5) 3.3主要元器件选择、参数分析 (6) 4控制与驱动电路的设计 (7) 4.1控制电路的设计 (7) 4.2驱动电路设计 (8) 5 直流升压斩波电路保护电路设计 (9) 5.1过电流保护电路 (9) 5.2过电压保护电路 (9) 6 Simulink仿真分析 (11) 6.1 仿真软件简介 (11) 6.2建立仿真模型 (11) 6.3仿真结果分析 (14) 结束语 (17) 参考文献 (18) 致谢 (19) 附录ASimulink仿真图 (20) 附录BCAD电气原理图 (21) boost升压电路 2009-06-09 16:18 开关直流升压电路（即所谓的boost或者step-up电路）原理 the boost converter,或者叫step-up converter，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。 基本电路图见图一。 假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。 下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路 充电过程 在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。 放电过程 如图，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。 如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。 如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 一些补充 1 AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上). 1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大). 2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十. 3 开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就多只并联....... 4 最大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过1.5A,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付. 5 现成的芯片都没有集成上述那么大电流的管子,所以咱建议用土电路就够对付洋电路了. 以上是书本上没有直说的知识,但与书本知识可对照印证. 开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。既然如此，提高转换效率就要从三个方面着手：1.尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多的转化为磁能；2.尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多的转化为电能，同时回路的损耗最低；3.尽可能降低控制电路的消耗，因为对于转换来说，控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的，不能转化为负载上的能量。 BUCkDC／DC变换器控制模块电源设计思路 发布:2011-09-07 | 作者: | 来源: ducuimei | 查看:514次| 用户关注： 直流斩波电路实验的内容包括两种最基本的斩波电路：降压斩波电路和升压斩波电路。图1所示的是降压斩波电路的原理图。降压斩波电路的基本原理是：在开关V导通期间，电源F向负载供电，负载电压uo＝E，负载电流按指数曲线上升；在V关断期间，负载电流经二极管VD续流，负载电压1／0近似为0，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常使串接的电感L 值较大，负载电压的平均值为：图1降压斩波电路原理图图2所示为升压斩直流斩波电路实验的内容包括两种最基本的斩波电路：降压斩波电路和升压斩波电路。图1所示的是降压斩波电路的原理图。 降压斩波电路的基本原理是：在开关V导通期间，电源F向负载供电，负载电压uo＝E，负载电流按指数曲线上升；在V关断期间，负载电流经二极管VD续流，负载电压1／0近似为0，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常使串接的电感L值较大，负载电压的平均值为： 图1 降压斩波电路原理图 图2所示为升压斩波电路的原理图。分析升压斩波电路的工作原理时，首先假设电路中电感L值很大，电容C值也很大，在V处于通态期间，电源E向电感L充电。充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C 值很大，基本保持输出电压uo为恒值，记为Uo。 图2 升压斩波器原理图 设V处于通态的时间为ton，此时电感L上积蓄的能量为EI1ton。当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，贝刂在此期间电感L释享308PIC单片机应用开发典型模块放的能量为（UO－E）I1toff°当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即： 1绪论 《电力电子技术》课程是一门专业技术基础课，电力电子技术课 程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。其目的是训练学生综合运用学过的变流电路原理的基础知识，独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力，使学生进一步加深对变流电路基本理论的理解和基本技能的运用，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 《电力电子技术》课程设计是配合变流电路理论教学，为自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计对自动化专业的学生是一个非常重要的实践教学环节。通过设计能够使学生巩固、加深对变流电路基本理论的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力。 斩波电路 (DC Chopper)的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直 流电，也称为直接直流—直流变换器( DC/DC Converter)。直流斩波电路的种类很多，包括 6 种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路， Cuk 斩波电路， Sepic 斩波电路， Zeta 斩波电路，前两种是最基本电路。应用Matlab 的可视化仿真工具 Simulink 建立了电路的仿真模型，在此基础上对升 降压斩波 Boost—Buck 电路进行了较详细的仿真分析。 本文分析了升降压斩波电路的工作原理，又用 Matlab 对升压 -降压变换器进行了仿真建模，最后对仿真结果进行了分析总结。 2升降压斩波电路的设计 2.1 升降压斩波电路工作原理 （1）V 通时，电源 E 经 V 向 L 供电使其贮能，此时电流为i1 。同时， C 维持输出电压恒定并向负载R 供电。 （2）V 断时， L 的能量向负载释放，电流为i2 。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。 a)原理图 b)波形图 图（ 3）升压 /降压斩波电路的原理图及波形图 数量关系： 稳态时，一个周期T 内电感 L 两端电压 uL 对时间的积分为零，即： 龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/065512204.html, 升压电路的原理与实现 作者：袁幸杰郑轶卢涛冯向超 来源：《电子技术与软件工程》2018年第05期 摘要随着新能源技术的不断发展，对电力变换技术也提出了更高的要求，尤其许多新能源电池自身的属性决定其输出的电压较低而电流较大，无法被用电设备直接使用，需要进行电力变换。本文针对新能源电池输出电压低、电流大这一特点。对三种不同的升压方式进行了对比，提出并实现了一种基于BOOST拓扑的升压变换电路并在此基础上进行了损耗分析。最后针对溶解氧海水电池搭建了一套电池升压管理系统，实现了低电压大电流的条件下的高效率直流升压变换，并在近海测试中取得了较好的测试效果，有效解决了该问题。 【关键词】BOOST升压电路海水电池超低压升压电池管理 随着新能源电池的不断涌现对电力变换技术也提出了更高的要求，尤其是在光伏及海水发电等领域，通常电池本身输出的电压较低而电流较大，不能直接为用电设备所用。而现有的电力变换技术通常不能够高效率的进行电能由此造成了电能无法得到充分利用。国外如荷兰等国家已经针对这一问题进行了较多的探索，其采用DCDC方式能够高效率的进行电能转换，而 目前国内并没有相应的成熟技术与产品在实际中应用。文章在对比了推挽、全桥等多种升压方法的基础上提出了一种基于BOOST拓扑的超低压升压的实现方法，能够实现升压比大于10 的低电压、大电流情况下的高效率电压转换，转换效率达到75%以上。 溶解氧海水电池作为一种以海水为电解质能够提供长期、稳定电能的新型电池，对深海观测具有重要意义，应用前景非常广泛。但是由于海水电池采用开放式结构，输出电压低电流大并且各组电池无法进行串联对海水电池输出的低电压进行升压变换是海水电池应用于水下设备的必由之路。 1 工作原理 1.1 升压方案选择 目前，DC-DC直流升压变换电路有多种结构形式，主要方式有：单端式、半桥式、全桥式、推挽式。 其中推挽式是基于逆变升压的原理，推挽式升压电路必须使用带有中心抽头的变压器，增大了变压器偏磁的风险，而且推挽式开关电源方案不适合负载变化较大的场合。桥式升压电路同样是基于逆变升压的原理。采用推挽式与桥式升压方式需要先对海水电池输出的直流电进行逆变而后再进行整流，这两种升压方式由于结构较为复杂，转换过程中的开关损耗过高，而且由于输入过低对变压器的性能要求较高，难以实现高效率的升压变换。 升降压斩波电路 一、问题 输入电压20V ,输出电压10V~40V ,纹波电压0、2%,开关频率20kHz,负载10Ω,电感电流连续,求L,C 。 二、电路分析 1、 工作原理: 可控开关V 处于通态时,电源E 经V 向电感L 供电使其储存能量。同时,电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。电感电流的增量为 011 on t L i Edt TE L L α+?= =? 使V 关断,电感L 中储存的能量向负载释放,负载电压上负下正,与电源电压极性相反。电感电流的减小量为 011 (1)off t L o o i U dt TU L L α- ?==-? 当电流连续处于稳态时,L L i i +-?=?。输出电压为 1o U E α α = - 2、 电感电流连续临界条件: 电感电流及电源的平均值分别为 1122LB L I i TE L α+=?= E LB I I α= 如果V 、VD 为没有损耗的理想开关时,则输出功率与输入功率相等。 2o E U EI R = 从而得到电感的临界值为 21 (1)2 L RT α=- 3、 纹波电压: 电压的最大变化量与纹波电压分别为 01 o U Q U T C C R α??= = 00U T U RC α?= 三、计算: 1、占空比: 1o U E α α = - 1110201V V αα= - 2 2 40201V V αα=- 11 3α= 223 α= 2、电感值: 21 (1)2L RT α=- 119L mH = 21 36 L mH = 为保持电流连续性,取较高电感值L=0、12mH 。 3、电容值: 00U T U RC α?= 156C mF = 25 3 C mF = 四、电路图 图1升降压斩波电路图 boost升压电路工作原理 boost升压电路是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。 基本电路图见图一： 假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。 下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路 充电过程 在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。 放电过程 如图，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。 如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。 如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 一些补充1 AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上). 1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大). 2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十. 3 开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就多只并联....... 4 最大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过1.5A,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付. 5 现成的芯片都没有集成上述那么大电流的管子,所以咱建议用土电路就够对付洋电路了. 以上是书本上没有直说的知识,但与书本知识可对照印证. 开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管- （成都信息工程学院科技创新实验室） W00DSTOCK 前一段时间，本着学习的态度参加了TI杯校赛，做了其中的一个直流升降压的题，作品没做的很好，但是在准备期间，我对各种可行电路都做了尝试，一些心得拿出来与大家分享，也望各路大侠对不妥之处不吝赐教。 我们在实际应用中，经常会出现系统中各个模块供电不统一，或者供电电源的电压时变化的（比如汽车中的电池电压受温度影响而变化），在只有一个电源提供供电的时候，同时可以升压或降压的电路就变得非常有用。下面，来看一下我想到的几种升降压问题的解决方案。 非隔离式开关电源的基本电路一般有三种：Buck降压电路、Boost升压电路、Buck-boost 极性反转升降压电路。要实现同时升降压功能，首先想到的肯定是Buck-Boost 极性反转电电路。 图表 1 极性反转电路原理示意 这种拓扑结构的电路能够输出与输入相反的、可以比输入电压更高或者更低的电压，并且整体的效率也很高。但缺点也很明显：一就是极性相反，当输入电压是正压且要求输出也是正的时候，我们还要对输出电压进行反向，这就是一件很麻烦的事；但是，有时我们需要的就是负压的时候，这个缺点又会有一种很大的用处。缺点二就是，这种拓扑结构电路的电流脉动值很大，输出滤波不好处理。在实际制作中，我选择了用TI的Buck型降压芯片TPS5430来做开关管以及驱动的部分，更方便控制，简化了电路。还有一个缺点是，这种电路不方便数控，而且没法直接用AD采输出电压。下面这个是我做的一个控制TPS5430反馈的电路。 图表 2 LM324做控制电路 常见的来解决这个问题的还有另外一种电路，就是把boost电路和buck电路结合起来。但是怎样结合方法有很多种。 第一种，直接拼接。比如输入电压时5-12V，输出电压要10V，那么我们就可以使用升压电路将输入电压统一升到13V，然后再使用电压可调节的降压电路来提供输出电压。在做这个方案时，我升压用了TI的TPS61175，输入范围是3-18V，输出范围是3-65V，最大输出电流时3A。降压同样用了TPS5430。 图表 3 TPS5430降压电路 图表 4 TPS61175升压电路 但是这种电路结构最致命的问题就是，效率上不去。因为这种电路对电压做了两级的处理，假设每级的效率都有90%的话，总体的效率也才80%，而且两个开关芯片开关频率不同，彼此之间的开关噪声影响很大。 第二种，是升降压选择法。即先判断输入电压，确定输出电压后判断该升还是该降。在电路输入端和DC转换模块之间，使用继电器或场管来做开关，选择电路工作的模式。这种电路容易理解、硬件设计相对比较简单，难在判断控制。另外这种电路存在一个大问题，当要求输入电压和输出电压相同时，这种电路就无能为力了。 第三种拼接的方法，则是这几种方案中，我觉得最好的一种方案。先看一下拓扑图： 图表 5 双场管升降压电路 3.7v升压12v升压器电路图大全（七款升压器电路工作原理分析） 3.7v升压12v升压器电路图（一）C1 是正反馈的作用。当Q2 导通以后，C1 的正反馈作用，让Q2 迅速进入饱和区。然后C1 放电并反向充电，随着Q1 基极电位的升高，Q2 的基极电流也降低，同时L1 上的电流不断升高，当达到足够大使Q2 退出饱和状态时，Q2 集电极电位的升高，将通过C1 的正反馈给Q1 的基极以提高电位，这样就让Q1，Q2 马上都回到截止区。Q1 再度导通，得由R1，C1 再度充电，让Q1 的基极电位降下来，是需要比较长的时间的，所以通常做出来的电路L1 的充电时间远大于放电（包括之后等待再充电）时间的。 接上D1 后，输出电压过高，会对C1 的充放电产生影响，导致Q1，Q2 的导通时间更短，而放电后的等待时间更长。 从上面分析可以看出，这个电路的工作频率跟R1，C1 都有关。也受L1 的一点影响，但影响不大。 这个电路的驱动能力，跟R1，L1 的取值和Q1，Q2 的放大倍数关系比较大。 这个电路起振容易，不起振的条件是： R1 比较小，Q1，Q2 导通后，C1 反向充电完成了，Q1 的电流达到最小值，这时如果Q2 还在饱和区（L1 的内阻限制Q2 的集电极电流进一步升高），这是耗电很大，电路停振。 3.7v升压12v升压器电路图（二）3.7V转12V1.5A，3.7V升压12V1.5A电路图，非同步整流升压典型电路，外置肖特基二极管。外围简单。 过电流保护（OCP）检测通过LX 与GND 之间MOS 电流，也就是电感峰值电流，触发过电流会将占空比缩小，制电感电流，输出电压也会降低；当占空比50%以上触发OCP，为了让PWM 稳定方波，IＣ內部做斜率补偿，占空比越大OCP 会降低，透过外部电阻R3 调整OCP，R3 选用参考以下图表，电阻值150k?~51k?，OCP 2A~10A，OC Pin 不能空接。 5A 180KHz 36V Buck DC to DC Converter XL4015 Features n Wide 8V to 36V Input Voltage Range n Output Adjustable from 1.25V to 32V n Maximum Duty Cycle 100% n Minimum Drop Out 0.3V n Fixed 180KHz Switching Frequency n 5A Constant Output Current Capability n Internal Optimize Power MOSFET n High efficiency up to 96% n Excellent line and load regulation n Built in thermal shutdown function n Built in current limit function n Built in output short protection function n Available in TO263-5L package Applications n LCD Monitor and LCD TV n Portable instrument power supply n Telecom / Networking Equipment General Description The XL4015 is a 180 KHz fixed frequency PWM buck (step-down) DC/DC converter, capable of driving a 5A load with high efficiency, low ripple and excellent line and load regulation. Requiring a minimum number of external components, the regulator is simple to use and include internal frequency compensation and a fixed-frequency oscillator. The PWM control circuit is able to adjust the duty ratio linearly from 0 to 100%. An over current protection function is built inside. When short protection function happens, the operation frequency will be reduced from 180KHz to 48KHz. An internal compensation block is built in to minimize external component count. Figure1. Package Type of XL4015 本公司有大功率升降压恒流芯片，能做输出１２Ｖ， ２．５Ａ 升降压型电路仿真与分析（开关稳压电源） 专业：自动化专业 班级：13gb自动化1班 学号：01310221Y11 :徐又进 目录 一.电路原理 (1) 二.仿真电路原理图 (1) 三.电感电流连续工作模式 (2) 四.电感电流断续工作模式 (3) 五.总结 (5) 一?电路原理 当可控开关IGBT处于通态时，电源Ui经TGBT向电感L供电使其储存能量，此时电流为订。同时，电容C维持输岀电压基本恒左并向负载R供电。此后，使IGBT关断，电感L中储存的能量向负载L释放，电流为i2。负载电压极性为上正下负，与电源电压极性相反。稳态时，一个周期T 电感L两端电压U L对时间积分为零。 当IGBT处于通态期间，U L=E：而当IGBT处于断态期间，U L=-U O0于是UiU=U°tw, 所以输出电压为Uo/Ui=-[D/(1-D)].(等式右边负号表示升降压型电路的输出电压与输入电压极性相反，其电压值既可髙于其输入电压，也可低于其输入电压) 该电路存在两种工作模式：电感电流连续工作模式、电感电流断续工作模式 两种工作模式的临界条件：L/ (RTs) N (1-D) 2/2 升降斥(Buck-Boost)型电路原理图 二.仿真电路原理图 三?电感电流连续工作模式U (RTs) 3 (I-D) 72 1?参数设置 输入电压Ui=12V Block Parameters: DC Voltage Sourcel DC VoLt age Source (mask) (Link) OK Apply 脉冲信号周期T=4c-5及占空比D=35% c?OLirce olock H-grarneters: HU ise sj 升降压斩波电路matlab 仿真 1、电路原理 当可控开关V 处于通态时，电源E 经V 向电感L 供电使其储存能量，此时电流为i1。同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。此后，使V 关断，电感L 中储存的能量向负载L 释放，电流为i2。负载电压极性为上正下负，与电源电压极性相反。 稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压UL 对时间积分为零，即 00=?dt T L U 当V 处于通态期间，UL=E ；而当V 处于断态期间，UL=-Uo 。于是 off o on t U Et = 所以，输出电压为 E E t T t E t t U on on off on o αα-=-==1 2、参数设定 设输入电压Uo=20V ，输出电压为10~40V ，纹波电压0.2%，开关频率20kHz ，负载10Ω，电感电流连续，求α,L,C, 并仿真。 Uo=α/(1-α)*E ΔUo/U=(α*T)/(C*R) T=1/f L=1/2*(1-α)^2*R*T 解得 1/3<α<2/3， 0.83mF C=1.67mF， L=111.11*e-6H。 3、matlab仿真 电路图如图所示 参数设定为，E=20V，触发电压为3V，频率为20kHz，电感为1/8000H，电容为1/500F，电阻为10欧。 仿真结果如下，上图为电阻电流，下图为电阻两端电压。α=1/3; α=1/2 有仿真结果可知，输出电压先增大，逐渐趋于稳定。 电力电子技术实验报告 实验名称：升降压式直流斩波电路的仿真与分析班级：自动化091 组别：第七组 成员：江燕钱丽莎王松海 金华职业技术学院信息工程学院 2011年11月6 日 目录 一. 升降压式直流斩波电路..................................................................................................... - 1 - 1. 电路的结构与工作原理 ................................................................................................ - 1 - 2. 建模.................................................................................................................................. - 2 - 3. 仿真结果与分析................................................................................... 错误!未定义书签。 4. 小结.................................................................................................................................. - 8 - 二. Cuk直流斩波电路............................................................................................................. - 8 - 1. 电路的结构与工作原理 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2. 建模........................................................................................................ 错误!未定义书签。 3. 仿真结果与分析................................................................................... 错误!未定义书签。 4. 小结........................................................................................................ 错误!未定义书签。 三. 总结：........................................................................................................ 错误!未定义书签。MOSFET升降压斩波电路
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