DCDC设计实例(很多例子) 免费下载

DCDC设计实例

一．题目

设计一个PWM开关稳压电源。

要求 ： 输入电压 1-2 V 升压 5-20V

二．设计方案

方案1：

实验原理

开关稳压电源原理如图

和串联反馈式稳压电路相比，电路增加了LC滤波电路以及产生固定频率的三角波电压发生器和比较其组成的控制电路。Vi为整流滤波电路输出电压，Vb为比较器输出电压。Vb>0时，三极管饱和导通，二极管D截止，电感储能，电容充电，。而Vb<0时，三极管截止，滤波电感产生自感电势，二极管导通，于是电感中储存的能量向负载释放。输出电压Vo位Vo=qV1,q为脉冲波形的占空比，故称脉宽调制开关稳压电源。

当Vf>Vref时，比较放大器输出电压Va为负值，Va与固定频率三角波电压Vt 相比较，得到Vb的的方波波型，其占孔比q<50%,使输出电压下降到预定的稳压值。同理，V1下降，Vo也下降，Vf

具体实验电路

三角波发生器电路为

方案2：

DC/DC变换器的基本类型

开关电源是进行交流/直流、直流/直流，直流/交流的功率变换的电源，其核心部分就是DC/DC变换器。其工作原理：控制通/断电时间比可以改变的电子开关元件，将直流电能变换为脉冲状交流电能，然后通过储能元件或变压器对脉冲交流电能的幅度按人们的要求做必要的变换，再经平滑滤波器变为直流。升压型变换器

如图表1，当开关管VT导通时，电流经电感L和开关管入地，电感上的电压降左端为正，右端为负，随着电流的增大，储存于电感中的磁能增大；当开关管截止时，电感上的电压调转极性，左端为负，右端为正，二极管导通，电流对电容C充电。可见，输出电压UO高于输入电压UI。在VT导通，VD截止期，负载上的电流是有电容放电维持的。

在开关管和二极管导通时的电压降远比输入的电压小时，则在VT导通期间 ILMAX=ILMIN+UI/L*ton

在VT截止期间

ILMIN=ILMAX－（UO－UI）/L*toff

由以上二式可得

UO=UI(ton-toff)/toff=1/(1-D)*UI

图表 1

a．b两点为输出电压u。

当占空比为0.9时，输出电压为13.2V

当占空比为0.5时，输出电压为15.0V

方案3：

电路原理:

串联反馈式稳压电路调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时，调整管的集电极损耗相当大，电源效率低，开关电源克服了上述缺点，调整管工作在饱和导通和截止两种状态，由于管子饱和导通时管压降Vm和截止时管子的漏电流Icq皆很小，管耗主要发生在状态转换时，电源效率可达到80％—90％，且体积小，重量轻。

开关型稳压电路和串联反馈式稳压电路相比，电路增加了LC滤波电路以及脉宽调制电路（由产生固定频率的三角波发生器和比较器组成），电路输出电压平均值为：

V0=Ton/T(VI-VCES)+(-VD)Toff/T≈VITon/T=qVI

上式中，Ton是调整管T的导通时间，Toff是调整管T的截止时间，并忽略电感的支流压降,q=Ton/T为脉冲波形占空比。

在闭环情况下，电路能通过负反馈调节占空比，从而自动调节电压。

电路设计：

该电路需要设计一个三角波发生电路，开关电路，滤波电路，负反馈电路，和一个减法器（比较放大作用）。先做子电路：

１．三角波发生电路图示如下：（封装为“三角波”子电路）

该电路参数如下：

周期：T=4(RW1/R2)RW2C=1ms

频率：f=1/T=1KHZ

三角波峰值：V0=(RW1/R2)Vz≈10V

波形图如下：

２．减法器作用对两输入端电压求差，然后放大一倍。输入分别为基准电压VRET 和反馈电压VF，输出电压Va可在一定范围浮动。从而调节占空比，来控制稳压电路输出电压VO，减法器电路如下：（封装为“减法”子电路）

电路参数设置如图，可得：

Vout=(R4/R3)(V4-V3) =(R4/R3)

(1+2R2/R1)(V2-V1)

=４(V2-V1)

当稳压电路的输入电压VI增加导致VO增大，从而VF增大，为了能稳压，电路必须能使方波占空比减小，从下面分析会看到，也就是使Va 减小．所以VF接V1 ,VRET接V2．

子电路设计好了，下面来看完整的串联型开关型稳压电路，具体电路如下图：

外部输入电压有波动，通过稳压电路后可得到稳定的电压输出。通过调节滑动变阻器，

可调节反馈电压大小，从而调节占空比大小，这样便满足输出电压在5~20V可调。

电路调试

首先对电路进行理论计算：

VO=qVI

三角波峰值电压Vmax=10V

基准电压Vret=3V

减法器放达倍数为4

变阻器系数a

则：q=[10+4(3-aVo)]/20

所以：

Vo=1.1VI/(1+0.2aVI)

当滑动变阻器调到90%时，输出电压５V；

当滑动变阻器调到２%时，输出电压20V；

当滑动变阻器调到２%~90%之间时，输出电压20V～５V之间；

与理论计算值误差内近似相等。

三角波电路产生的波形及经比较器后产生的波形如下：

经过开关电路后波形如下图所示：

故障及实验中遇到问题分析

电路设计过程中遇到的主要问题如下：

1．最初设计时没有用减法器，而是用理想比较器这样，由于比较器输出电压只有Vmax和-Vmax两个值，这样便不能起到脉宽调制的作用．特别是当三角波峰值低于Vmax是，三角波会被淹没，这样后面的比较器失去作用，如果VF>VREF 三级管始终导通，电容电感都不起作用，电路变成了串联反馈式稳压电路．此

时电路仍能起到稳压作用就是这个原因．这是电路设计时常见错误．为了避免这个错误，可用减法器（放大４倍）代替比较器．

2．但设计完电路后经过思考发现，减法器的设计有些复杂，其实只要一个负反馈电路就能实现比较放大作用，放大倍数同样可很容易的调到。

3．在作三角波发生器时，单独作在一张图上时，能产生非常稳定和完美的三角波型，

然而，把三角波发生器集成封装后，连入电路，却发现波形变得不稳定．经过思考，可能是以下两个原因：

（１） 由于负载接入使波形变得不稳定．

（２） 软件问题，电路运算量太大，导致错误．因为此时电路运算非常慢，要以毫秒来计时．

究竟是不是这两个原因，或是其他原因，还需要深思．

4．还有一些没有解决的问题，如电容和电感取怎样的值最好．

总结与讨论：

１．电路改进建议

（１） 滑动变阻器可用一个子电路替代，该子电路由电阻和开关构成，不同的开关可输出不同的反馈电压．从而提高电路的调节效率．如下图

（２） 减法器变为反馈的比较放大器，如下图

（３） 增加保护电路．当输入电压过大或过小时，保护电路．

２．设计总结

电路设计过程中，要用到的模拟电路知识，需要认真复习．另外波形分析过程中要特别注意细节，思考电路的工作过程，不要被一些假象迷惑．

实验中用到的器件与仪器：

１． 比较器，电感，电容，电阻，稳压管，三级管．

２． 电压表，示波器．波形发生器．

方案4：

具体电路设计

1、 降压型

（1） 电路形式

（2）、工作波形

（3）原理

U（i）为输入直流电压，U（o）为输出直流电压改变基极驱动电压信号的占空比，也就是改变信号发生器产生的方波信号的占空比，我们就可以控制三极管的导通时间，通过控制导通时间就可以控制电感、电容的充放电时间，这样就可以改变输出电压U（o）的大小。假设在一个周期（T）时间内三极管的导通时间为T（on），截止时间为T（off）。那么，在T（on）期间，二极管VD截止，流过晶体管的电流和流过电感L的电流均增大，而且增量相等。电感上电压降的极型是左端为正，右端为负，可见U（o）

（D为方波信号的占空比）

由上式可见，改变占空比，即可改变输出电压U（o）。

2、 极性反转型

（1）电路形式

（2）工作波形

（3）原理

当三极管导通时，电感中的电流由小到大，电感L上的电压上正下负，二极管截止，U（i）向L提供电能；当三极管截止时，电感L上的电压调转极性，上负下正，二极管导通，电感L中电流不断减小，电感中磁能向电容转移的同时，

也有一部分电流流向负载。可见，输出电压和输入电压极性相反。假设三极管在一个周期（T）时间内导通时间为T（on）截止时间为T（off），经过分析可知：

由上式可以看出，改变方波信号的占空比就可以控制三极管的导通、截止时间，从而控制输出电压绝对值的大小。

3、 放大型

（1） 电路形式

（2）工作波形

（3）原理

三极管导通时，电流经电感L 和三极管入地，电感上的电压降是左端为正，右端为负。随着电流的增大，电感中的磁能增大，当三极管截止时，电感上电压调转极性，二极管导通，电流对电容C充电。可见，输出电压U（o）高于输入电压U（i）。假设三极管在一个周期（T）时间内导通时间为T（on）截止时间为T（off），经过分析可知：

(D为方波占空比)

由上式可以看出，改变方波信号的占空比就可以控制三极管的导通、截止时间，从而控制输出电压的大小。

电路的调试

1、 降压型PWM电路的调试

具体电路如下：

可以在EWB中对所附电路方案4-降压型.ewb进行相关调试，其调试结果如下： （1） 相关参数为：

用60V的稳压电源做为输入电源，信号发生器的输出方波其频率为2KHZ幅值为11V，电感为5mH，电容为470uF，电阻为100欧姆。

（2） 改变方波的占空比所的输出电压U（o）（单位为V）如下

注：输出电压有小范围波动，上表的结果为近似，如果在电路后再加上滤波电路，那么输出电压降很稳定。

2、 极性反转型电路的调试

（1） 相关参数

用30V的稳压电源做为输入电源，信号发生器的输出方波其频率为1.5KHZ幅值为11V，电感为20mH，电容为470uF，电阻为100欧姆。

（2）改变方波的占空比所的输出电压U（o）（单位为V）如下

注：输出电压有小范围波动，上表的结果为近似，如果在电路后再加上滤波电路，那么输出电压降很稳定。

3、 放大型电路的调试

具体电路如下：

电路中信号发生器输出三角波，与反馈的电压信号来控制运算器的输出电压，运算器的输出电压控制三极管的导通时间，从而控制电容的冲放电。当输出电压变小时，反馈的电压变小使三极管的导通时间变长，使输出电压增大；当输出电压变大时，反馈的电压变大使三极管的导通时间变短，使输出电压增小。由上面的分析可知，电路将输出稳定的电压信号。

（1） 相关参数

三角波幅值为10V，频率为1KHz，其它参数见上面的电路图。

（2） 调试结果

在上面的参数条件下电路输出稳定20V电压。可对所附电路

方案4—放大型.ewb

结论和讨论

1、 结论

所设计的降压型电路和极性反转型电路能输出所要输出的电压值（极性反转型

电路的输出极性反转）范围为5V—20V，放大型电路输出稳定的20V电压，所设计电路均能够达到设计要求。

2、 讨论

（1） 上面电路中信号发生器的频率要高（1KHz以上），这样才能保证后面的的电容、电感能够充放电。如果频率很低，那么所充的电能太多而不能放出将使方波信号对输出电压大小的影响减弱。笔者就曾在低频率条件下对输出电压进行了测试，结果发现方波信号占空比的改变对输出电压大小的影响极小。 （2） 在电路原理中推出的理论表达式是在电感中的电流是连续的，电容的电压变化远比输出电压小的假设之下，因此要使理论值与实际值接近就必须使电感的电感量和电容的电容量都应该足够大。与之相比较的是负载电阻，在开关频率，电感的电抗应远大于负载电阻；而电容的电抗应远小于负载电阻。 （3） 本实验所选电路的输出电压有小范围的波动，如果在后面再加上滤波电路那么输出将很稳定。

实验中三极管工作在饱和和截止两中状态，因此做为基极控制电压的方波信号的幅值较大，本实验中所用的方波信号的幅值为11V。如果方波信号的幅值太小，那么三极管不能导通，这将使方波信号的控制作用无效；如果方波信号的幅值太大（大于集电极电压），此时三极管不能正常工作。

方案5：

一、 具体电路设计：

1 电路原理图：

2 电路波形：

3 电路原理：

升压式开关稳压电源又称并联式开关稳压电源。因为开关晶体管与负载几孚是并联的（中间串一只续流二极管）。

下图为开关稳压电源的原理方框图:

电路原理图如下：

工作波形如下：

其稳压原理如下：假设由于输入电压或负载电流改变而引起输出电压发生变化时，采样电路将此信号送入比较放大器和基准电压比较，产生一个误差信号，进行放大，放大后的误差信号送到脉冲调制回路，改变其脉冲占空比，再将此脉冲送到开关晶体管，使流过电感的电流发生变化，从而维持输出电压的稳定。（1） 0—t1期间：

开关管BG导通，电感二端电压为Ui，此时续流二极管D处于截止状态，电感L 中电流线性上升，可求的方程：

i为电感在t=0时的起始电流。T=t1时电感中电流达到最大值，磁场能量也达到最大值

（2） t1—t2：BG截止时间

开关晶体管BG截止，电感俩端的电压极性颠倒，他在导通期间的磁场能量一部分开始向电容释放，另一部分向负载释放。

可求的U0=Ui/（1-δ）其中δ=Ton/T

4 元器件的选择：

（1）、电感Lc=Uoδ（1-δ）2/2Iof 选择时L必须满足L≥Lc 。L不能取太大，太大会使电源动态特性变差，且电感体积与重量加大，优点是可减少输出的纹波电压，本实验L=20mH。

（2）、电容选择与纹波电压关系密切，Upp=Io（1-Ui/Uo）/Cf ，所以电容选择要考虑纹波电压，加大C值可减少纹波电压，但体积重量也会随之加大，所以要权衡考虑，一般选用具有良好高频特性的电解电容。随着工作频率加大，可选用小值电容。本电路选用C=100цF。

（3）开关调整管应选取饱和压降Vces和穿透电流Iceo小的功率BJT，为减小管耗，通常要求开关转换时间Ts≤0．01/f。

（4）续流二极管D选择要考虑导通、截止和转换三部分损耗，所以用正向压降小，反向电流小和存储时间短的开关二极管，一般选用肖特基二极管。

(5)三角波发生器频率为1KHZ，电压幅值为11V，占空比为50%。

二、 电路调试

基于单片机的太阳能路灯控制器设计毕业设计(论文)

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基于51单片机的液晶显示器控制电路设计_本科论文

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基于单片机的pid控制器设计论文毕设论文

中国矿业大学徐海学院本科生毕业论文 学院：徐海学院 专业：自动化 论文题目：基于单片机的PID控制器设计

中国矿业大学徐海学院毕业论文任务书 任务下达日期：2011年12月14日 毕业论文日期: 2011年12月20日至2012年6月5日 毕业论文题目：基于单片机的PID控制器设计 毕业论文专题题目： 毕业论文主要内容和要求： 1、基于单片机的PID控制器整体方案设计 2、硬件电路设计，包括电源、显示、按键、A/D、D/A转换等外围电 路设计 3、软件设计，包括参数设置程序、显示程序、按键程序、PID算法 程序等 4、应用PROTEUS、Keil C51软件进行设计及仿真 指导教师签字：

郑重声明 本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名：日期：

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点； ⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）： 成绩：指导教师签字： 年月日

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）： 成绩：评阅教师签字： 年月日

电子电路设计论文

自动分类垃圾箱 omatic classification of trash 收稿日期：2010-11-27 基金项目：电子电路设计 作者简介：，，本科，。 通讯地址及邮编： 联系电话：手机： E-mail: 自动分类垃圾箱

[摘要]本课题基于单片机对电子电路项目“自动分类垃圾箱”的控制展开。我们对“垃圾箱”实现的功能做了整体构想，并通过学习新华龙单片机C8051F310的研究学习后设计了外围控制电路，并对芯片编程以实现预定设想。我们具体实现了“自动分类垃圾箱”的设计思路，方案、器件的选择，硬件和软件的设计，系统综合调试和PCB制版，设计结果等重要过程。经过反复的研究和实验，最后研制出自动分类金属与非金属的垃圾箱。当垃圾被送到垃圾箱的入口时能够自动感应垃圾，并对其进行自动分类，该产品具有智能化与人性化的特点，实现了资源的回收与再利用，并有效地减少了环境的污染。 随着生活质量的提高,垃圾污染变得越来越严重，其分类与处理已迫在眉睫。以往人们对垃圾的分类一直依靠手工，显得效率很低，特别是各种垃圾存在的条件下，操作人员要面对的环境差，劳动强度大。如果都利用小型自动分类垃圾箱把有回收价值的垃圾自动分类筛选，就可减少操作人员在垃圾回收中的劳动，改善他们的工作环境，减小垃圾的污染，具有较高的实用价值。 [关键词]单片机;传感器;电机驱动电路;检测电路 Automatic classification of trash Abstract：The subject of electronic circuits based on single chip project "Automatic Classification trash" control started. We are “trash”to achieve the function to do the overall vision, and by learning a new research study Hualong C8051F310 microcontroller designed by the external control circuit, and chip programming to achieve the intended vision. Specifically, we realized the "Automatic classification of trash," the design ideas, program, device selection, hardware and software design, systems integration debugging and PCB plate design results and other important processes. After much research and experimentation, and finally developed the automatic classification of metal and non-metallic trash. When the waste is sent to the trash can automatically sense when the waste import, and its automatic classification, the product has the characteristics of intelligence and humanity to realize the recovery and reuse of resources, and effectively reduce the pollution of the environment . With the improved quality of life, waste pollution becomes more serious, classification and treatment is urgent. People in the past has relied on the classification of the waste by hand, appear inefficient, especially under the existence of a variety of waste, the operator has to face the environment is poor, labor-intensive. If you are

(完整版)基于单片机的智能照明控制系统毕业设计论文

本科生毕业论文(设计) 题目室内智能照明控制系统的研究与设计学生姓名李天顺 学号 专业班级建筑电气与智能化10101班 指导老师曾进辉

2013年11月 基于单片机的智能照明控制系统设计 摘要 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以AT89C51和AT89C2051单片机为基础，实现了通信、信号采集、控制与显示等功能。使用光电子镇流器，使光源具备自动调节功能。文中详细地描述了控制电路的设计过程，包括：光信号取样电路、人体信号采集电路、键盘与LED显示电路、RS485通信电路、照明灯控制电路、看门狗电路以及信号处理电路等。对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。 工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。 关键词：智能控制，主控制器，分控制器，单片机，定时控制

电子电路设计论文

楚雄师范学院 电子电路仿真小论文 课题：八路抢答器幸运大转盘 院（系）：物理与电子科学系 专业：应用物理 学生姓名：周进杨超张毅何福渊赵常波

实验一 一、抢答器的主要内容 l.任务要求和内容 数字式竞赛抢答器具有数字显示抢答者序号功能同时配以声、光报警，以响应抢先抢答者的信号和序号，对犯规抢答者(包括提前和超前抢答)除声、光报警外，还有显示抢答犯规者序号的功能，同时还可以设置记分和奖罚记录等多种功能。 2．抢答器的使用步骤为： (1)电路上电抢答前，由抢答主持人进行系统复位，确定抢答允许时间。 (2)抢答主持入发出抢答命令同时按下定时开关。 (3)抢答者听到抢答开始命令后，通过各自的按钮开关输入抢答信号。 二、资料收集 1、芯片资料的收集 课设中用到了74LS148，74LS192，74LS48，555定时器、74LS00、74LS121、74ls04、74ls273等芯片。其中74LS192、 555定时器、74LS00在数电书上学有，而对于没有学过的74LS148、74LS48、74LS121、74ls04、74ls273芯片则在网上找到相关应用资料。 2、抢答器的资料 根据题目的要求我们们在数电等相关书籍上找了各个芯片的使用方法，并在网络上也找到了一些相关的资料来辅助设计抢答器的原理和绘制电路图。 三、工作过程简介 得到题目后我们们先确定了大体的设计思路，每一个模块实现一个功能，确定了课设实施的方案，然后去找资料了解各芯片的功能，管脚图和逻辑图，结合

实物熟悉各个芯片的使用。并通过芯片实现其功能。接下来的任务就去找资料，设计电路图，并且仿真。 经过仿真后，就开始画原理图和PCB图。经过学习protel99实用教程后画PCB图更加熟练，更加有效率。焊完板后接下来就是调试电路板，这可是个复杂的过程，74ls148有点问题，一上电就锁存了，没有达到预期的效果，经过排除和检查，电路板可以正常工作了。其他的板都可以正常工作。 三、正文 3.1系统概述 3.1.1 、抢答器基本功能： 1．设计一个数字式竞赛抢答器，可容纳8组代表队参加比赛，他们的编号分别是0-7，每组有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0-S7。给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。 2．抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 3．抢答器具有定时抢答的功能。当主持人按下“开始”按钮后，定时器立即倒计时，并在显示器上显示。若有一个组在主持人按下“开始”前抢答，则为犯规，报警器发出响声。 4．参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，系统封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00. 流程图如下图：