DC DC 电源转换器基本原理

DC-DC 电源转换器基本原理

,

Mar. 26th, 2012

目录

DC

DC DC--DC 转换器简介

交换式电源结构框图

交换式电源原理介绍

交换式电源设计实例 交换式电源交换式电源线路重要参数线路重要参数

DC-DC

DC DC 转换器简介

电源对于电设备犹如心脏对于人体，是所有电设备的动力。早期，电设备功能单一，基本上直接用变压器将交流市电转换为所需的直流电压即可满足要求。但随着电子设备功能日益多样，其系统线路也越来越复杂，对电源的要求也越来越高。同时，以轻便、小巧为发展趋势的电子产品，不可能允许每组power都由体积大、干扰强的交流变压器来实现。因此，研发都由体积大干扰强的交流变压器来实现因此研发直流到直流的电源转换成为必须。

把直流电压变换为另一种直流电压最简单的办法是串电阻，把直流电压变换为另种直流电压最简单的办法是串电阻

但是由于焦耳热的消耗，会使这种方式转换的效率非常低，它

只适用于电流极小的电压转换另外利用半导体器件

只适用于电流极小的电压转换。另外，利用半导体器件(如PN结)的电压drop能力实现降压，也就是所谓的LDO 方式，这种方式

DC-DC 的损耗比直接用电阻会好很多，但依然存在效率低、过电流能DC DC 转换器简介

力有限、电压drop 范围小等局限性。

变换

Figure-1传统式DC-DC 变换器在计算机出现之后，由于其对大loading power oad g po e 的需求，使得传统的DC-DC 变换器已完全不可能再满足设计需求。思考：请充分发挥想象，思考实现电压变换还有什么方法？提示排列组合能引发质变能产生奇迹提示：排列组合能引发质变，能产生奇迹。

DC-DC 在power 转换中，由于电感、电容对脉动电流和电压的滞后DC DC 转换器简介

p 转换中容对动滞后性以及其对能量的储存性，再配合以精准的反馈回路，可以实现电压转换功能.

Figure 2DC DC Figure-2交换式DC-DC 变换器

交换式电源原理介绍基本交换式电源转换器电路(Buck转换器)

Figure-4

基本交换式电源转换器电路(Buck转换器)

交换式电源原理介绍

Figure-5

基本交换式电源转换器电路(Buck转换器)

交换式电源原理介绍稳态分析(CCM)

a. Q1导通时

)V V V

V L(t)=V L(ON)=V I-V O

)=(0)+(V)/L

i L(t)i L(0)+( V L(t)dt)/L

=i L(0)+(V I-V O)t/L

则t = t(ON) = DT S时, 由上式可得知: )(0)(V V/L D: Duty Cycle

i L(DT S)=i L(0)+(V I-V O)DT S/L 1

基本交换式电源转换器电路(Buck转换器)

交换式电源原理介绍

Figure-6

交换式电源原理介绍基本交换式电源转换器电路(Buck转换器)稳态分析(CCM)

b. Q1截止时

V L(t)V L(OFF)V O

)=-V=-V

i L(t)=i L(DT S)+( V L(t)dt)/L

=i L(DT S)+(-V O)(t-DT S)/L

t T时由上式可得知

则t = T S 时, 由上式可得知:

i L(T S)=i L(DT S)+(V O)(1D)T S/L 2

)+(-V1-D)T/L

基本交换式电源转换器电路(Buck转换器)

交换式电源原理介绍

稳态分析(CCM)

c. 当转换器在稳态时

i L T S )= i L (0)()()

由1, 2 兩式可得出2

1因此:

i L (T S )=i L (0)+(V I -V O )DT S /L+(-V O )(1-D)T S /L

(V I -V O )DT S = V O (1-D)T S

或者:

V L(ON)DT S = V L(OFF)(1-D)T S

V O /V I = D = t ON /T S

基本交换式电源转换器电路(Boost转换器)

交换式电源原理介绍

Figure-7

基本交换式电源转换器电路(Boost转换器)

交换式电源原理介绍

稳态分析(CCM)

a. Q1导通时

V L )=V I (t )

i L (t )=i L (0)+( V L (t )dt )/L

=i L (0)+V I t /L

t =(ON)=DT 时由上式可得知:D:Duty Cycle 则t = t (ON) = DT S 时, 由上式可得知:)=/L

D: Duty Cycle i L (DT S )i L (0)+V I DT S /L 3

基本交换式电源转换器电路(Boost转换器)

交换式电源原理介绍

2.2 升压型(boost)转换器

Figure-8

交换式电源原理介绍

基本交换式电源转换器电路(Boost转换器)

稳态分析(CCM)

b. Q1截止时

V L(t) = -(V O-V I)

)(V V

i L(t)=i L(DT S)+( V L(t)dt)/L

=i L(DT S)+[-(V O-V I)](t-DT S)/L

则t = T S 时, 由上式可得知:

i L(T S)=i L(DT S)+[-(V O-V I)(1-D)T S/L 4

))+[(V V1D)T/L

基本交换式电源转换器电路(Boost转换器)

交换式电源原理介绍

Figure-9

基本交换式电源转换器电路(Boost转换器)

交换式电源原理介绍

稳态分析(CCM)

c. 当转换器在稳态时

)=i L (T S ) i L (0)

由1, 2 兩式可得出4

3因此:

i L (T S )=i L (0)+V I DT S /L+[-(V O -V I )](1-D)T S /L

V I DT S = (V O -V I )(1-D)T S

或者或者:

V O /V I =1/(1-D)

交换式电源设计实例

交换式电源实例讲解

以Buck线路为例，其拓扑形式在实际的应用中很少用续流二

极管，因为续流二极管的反向电流很大,损耗太严重。实际中，极管因为续流二极管的反向电流很大损耗太严重实际中

多采用MOSFET替代续流二极管，这样就有效的抑制了反向电

流问题。但是，这样就对两个MOS管的开关次序和时间有了更

高的要求，必须保证两MOS管在任何时候都不能同时打开，即

要具有完全的同步性.因此这种采用两个同步开关MOS拓扑的转换器称为同步型转换器。相应的，称采用续流二极管方式的转换器称为非同步转换器。

交换式电源设计实例

交换式电源设计实例

Figure-10

双向DCDC变换器设计

用于锂电池化成系统的桥式DC/DC变换器.......................... 错误!未定义书签。1引言.. (2) 2 双向H桥DC/DC变换器拓扑分析................................ 错误!未定义书签。 双向DC/DC变换器 (3) 双向H桥DC/DC变换器结构分析 (3) 双向H桥DC/DC变换器工作状态分析 (4) 正向工作状态模型分析 (4) 反向工作状态模型分析 (4) 3 硬件电路分析设计............................................ 错误!未定义书签。 器件参数选择分析 (5) 主开关管的选择 (5) 滤波电感参数的计算 (6) 硬件电路分析设计 (6) 驱动电路分析设计 (6) 4 系统结构与控制 (9) 系统结构 (9) 控制系统结构 (9) DC/DC变换器控制方法 (10) 电压控制模式 (10) 电流控制模式 (10) 软件设计 (10) 5 实验调试与结果分析 (11) 实验平台搭建 (11) 样机调试 (12) 供电电源调试 (12) 驱动信号调试 (12) 单片机程序，VB工程调试 (13) 保护与采样电路测试 (14) 开环、闭环测试 (15) 小结 (17) 6 总结 (17) 7 谢辞 (17) 参考文献...................................................... 错误!未定义书签。用于锂电池化成系统的桥式DC/DC变换器 摘要：随着锂电池在生活中各个方面的广泛普及，锂电池在生产过程中重要的化成环节逐渐成为关注的焦点。本文主要设计介绍了使用于锂电池化成系统的桥式变换器部分，包含计算机监控、DC/DC双向变换器。双向DC/DC变换器通过调节MOSFET的占空比，实现对锂电池的智能充放电。本文对双向DC/DC变换器的工作原理进行了分析，并通过样机对预期功能进行验证。 关键字：电池化成；双向DC/DC变换器；实验分析 Abstract：As the lithium battery becomes more and more popular in every aspects of

电源转换器使用说明书

精选文档，供参考！ 电源转换器使用说明书 使用您的转换器前，请仔细阅读使用说明书 安全第一 安装或使用不当都有可能有为危险或造成意外伤害。使用前，请仔细阅读说明书，特别要注意警告和注意部分的内容。注意提示您在一定条件下或一些操作方法可能对转换器或其他设施带来危害；警告提示您某些情况可能引起人身伤害。 警告：触电危险，儿童远离 1.交流输出插座与一般家电插座一样，有潜在危险，可以致命。 2.插座、风扇、或通风口不能堵塞。 3.转换器不能浸水、雨淋、淋雨雪。 4.普通AC 电线无论如何都不能直接与转换器连接。 警告：表面发热 连续使用后壳体表面温度会上升到60℃。使用时，保证少于2个端面5CM 内气体通畅。易变高温影响的物体不要放在附近。 警告：爆炸危险 下列环境中禁止使用：附近有易燃、易爆物品，以汽油为动力的船舱底部，丙烷存储罐附近，存放汽车轮胎或铅酸电池的地方。电池会由于氢气渗漏，一旦接触静电火花，易被点燃。 使用时，确保遇到意外情况，能就近得到援助。 注意： 1.不能将带电的直流电源直接插入转换器。 2.不能将接地的直流负载接入转换器。 3.不能在超过60℃的环境下工作。 1.说明 感谢您购买500W 电源转换器。这款转换器体积轻巧，设计合理，代表着高频转换的新潮流。无论接在汽车、船或24V 专用电瓶上，它都能为家用电器如电视机、录像机、电动工具等提供安全可靠的交流电源。设有自动保护功能，使您的转换器、电瓶在超常负载下得到有效保护，方便实用。 请在安装和操作之前仔细阅读本说明书。说明书留存以备参考。 安全特性： 1.过载保护，电流自动切断。 2.内置式保险丝，重新启动时，提供安全保障。 3.低电压保护后，电源自动切断。 4.过温保护后，电源自动切断。 5.输出短路保护。 2.安装指南 基于安全和性能的考虑，安装环境应具备条件： 1.干燥：不能浸水或雨淋 2.阴凉：适合温度在-25℃与40℃之间环境中使用。 3.通风：不能与电池驱动的电器连接，安装环境周围不能有易燃液体如汽油和挥发性的易爆气体。 4.清洁防尘：工作环境对500W 转换器至关重要。 使用导线 1、将转换器与24V 电瓶直接，您就可以使用持续功率为400W 的电器。将红色导线上的圆形端子接在转换器/电瓶的正极上，黑色导线上的圆形端子接在负极上。 注意：正/负极接反可能会损坏转换器。因此而造成的损失，不属于保修范围。 2、旋紧接线柱，但不要过紧。 3、将黑色夹子夹在电瓶的负极上。将红色夹子夹在电瓶的正极上。两个夹子连接正确。过松可能会导致电流意外下降，导线过热，从而损坏机器或导致火灾。 4、开启转换器。如果转换器不工作，请检查第三点。 5、用完后，将导线与电瓶分离。 3.使用方法 500W 转换器适用于220V ，持续功率为400W 或小于400W 的电器。交流输出波形为“修正后的正弦波”，是指所使用电源的功能上与正弦波相似。 功率或“瓦数”是指产品的额定功率。产品在启动瞬间，耗电量大于正常工作时间。电视、显示器、电动机在启动时电量达到峰值。尽管500W 转换器可以承受1000W 功率消耗，有时500W 以下的电器峰值功率可能会超过转换器所承受的峰值电流，引发过载保护，电流被关断。同时带动多个电器，可能发生这种情况。如果需要同时使用多个电器，先关闭电器开关，打开转换器开关，然后逐个打开电器开关。应最先开起峰值最高的电器。 显示和控制系统 1.转换器一端有2个AC 输出插座。2个220V/持续功率之和400W 或400W 以下的电器可同时接入。 2.转换器开关开时，有交流电源输出。 3.绿色指示灯（电源指示）工作，表示两个交流插座有交流输出，转换器工作正常。 4.红色指示灯（保护指示）工作，表示因过/欠压/过载/过温，导致转换器关断。 操作： 1.正确连接24V 输出或电瓶，打开开关，绿色指示灯工作，有交流电输出。 2.将电器插入转换器，打开开关，一次插入一个电器。 3.电瓶电量快耗尽时，电流开始下降。当转换器感应到输入电流降到20.4-21.6V 时，报警器发出蜂 鸣声。此时，电脑或其他敏感电器应及时关闭。 4.忽视报警声，转换器将在电流降到18.4-19.6V 时自动关断。这样可以避免电瓶被过充。电源切断后，红色保护指示灯工作。

DC-DC双向变换器

2015年全国大学生电子设计竞赛 DC-DC双向变换器（A题） 完成人：石永健（电子三班 201340602081） 2015年8月14

摘要 本系统以同步整流升降压电路为主，采用MSP430F5525单片机为控制核心。正向可以作为BUCK降压电路为电池充电，反向则可作为BOOST升压电路放电，经AD采样后由单片机调整PWM波输出，实现反馈控制。实验结果表明：当输入在24~36V条件下，充电时，充电恒流值十分稳定，电流控制精度为0.5%，充电电流变化率不大于0.5%，效率可高达96%。充电时，变换器效率高达97%。此外本系统还有充电电流显示，过充保护，自动切换等功能。 关键词：DC-DC双向变换；MSP430F5525；PWM反馈；恒流充电；同步整流

目录 1. 方案论证 (4) 1．1双向变换电路的论证与选择 (4) 1.2控制方案的论证与选择 (5) 1.3驱动方案的论证与选择 (5) 2．1电路的设计 (5) 2.1.1系统总体框图 (5) 2.1.2 电流检测子系统电路原理图 (6) 2.1.3 驱动模块电路原理图 (6) 2.2程序的设计 (7) 2.2.1 程序功能描述 (7) 2.2.2 程序流程图 (7) 3. 系统理论分析与计算 (8) 3.1主电路的分析 (8) 3.1.1同步整流电路的分析 (8) 3.1.2同步整流电路参数计算 (9) 3.2恒流充电方案的分析 (9) 4. 测试方案与测试结果 (10) 4.1测试仪器 (10) 4.2测试方案 (10) 4.3测试结果及分析 (11) 5．体会心得 (11) 6．参考文献 (11) 附录1：电路原理图 (12)

基于STM32的智能电源转换器

基于STM32的智能电源转换器 发表时间：2019-07-17T12:39:47.400Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：刘春明韩玲王冠超[导读] 摘要：为了减少用电设备待机功耗的问题，本文设计了一种基于STM32F103的具有检测用电设备电流以及电流谐波问题的可以远程控制的智能插座。 山东海信绿苑房地产开发有限公司山东省济南市 250100 摘要：为了减少用电设备待机功耗的问题，本文设计了一种基于STM32F103的具有检测用电设备电流以及电流谐波问题的可以远程控制的智能插座。 0、引言 待机能耗是指电器虽然没有使用，但其插头仍然插在插座的状态下所消耗的电能[1]。据中国节能认证中心对家庭待机能耗做过的调查显示，待机能耗占到家庭电力消耗的 10% 左右，仅以电视机为例，平均每台电视机的待机能耗是8.07 W，按每天待机 10 h 大约耗电 0.08度。待机能耗引起的资源和环境问题越来越受到社会的广泛关注，智能电源转换器因其方便、节能成为国内外新节能产品的研究热点[2] 本文设计的智能电源转换器在用户将转换器中主要设备关闭后，造成电路中电流骤减，基于 ARM 系列单片机 STM32F103 的微控制器能迅速检测到电流减小，从而认定主要设备关闭，之后切断插座电源，智能插座上的所有用电设备将全部实现自动断电。智能电源转换器还可以检测用电设备的谐波信息，通过SX1278模块经过节点上传至服务器用于数据分析。 1、智能电源转换器的总体设计 为了解决此电源转换器的需求，本文以STM32f103单片机为核心，霍尔元件的电流检测芯片、电流信号调理电路、SX1278无线模块构成系统的总体结构。 2、硬件设计 2.1微处理器的选择 微控制器选择STM32F103C8T6，其供电电压典型值为3.3V，一系列的省电模式可保证低功耗应用的要求。图1是STM32F103C8T6最小系统。 2.2电流检测芯片选型 电流检测原件选用ACS712，通过该铜制电流路径施加的电流能够生成可被集成霍尔?IC?感应并转化为成比例电压的磁场，通过将磁性信号靠近霍尔传感器，实现器件精确度优化。 图1 单片机最小系统图2 电流检测电路 2.3 SX1278通信模块 通信模块采用了Semtech公司生产的、具有优良远程通信能力的SX1278射频处理器。MCU与SX1278通过串行外设接口总线进通信，包括设置参数和读写先进先出（first input first output，FIFO）。SX1278可以通过6根连接线DIO0～DIO5中断MCU，完成异步事件处理。为判断接收和发送[3]。 3、软件设计 智能电源转换器完成对插座电气参数的采集和控制，并将数据通过SX1278无线模块上传至物联网节点。物联网节点通过TCP/IP协议将数据发送至服务器，在上位机进行数据显示，以及绘制历史曲线并进行数据分析。 3.1智能电源转换器程序设计 系统上电初始化，开机以后，终端模块需要加入节点网络当中，完成自组网。组网完成后，智能电源转换器采集电流电压信息，并进行FFT分解，根据智能电源转换器与物联网节点间协议，系统每过一段时间将采集到的信息通过物联网节点定时上传。 3.2上位机程序设计 上位机软件使用python语言编写。Python 是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言。上位机软件可显示电流电压以及谐波的实时数据，并能控制电源转换器的开关状态。 4 系统测试分析 完成本系统所有的理论设计以后在实验室搭建了测试环境上电运行检测。

双向DC-DC变换器设计-全国大学生电子设计竞赛

2015年全国大学生电子设计竞赛 双向DC-DC变换器（A题） 学号：1440720117 吕刚 2015年12月30日

摘要 本设计主要由双向DC-DC变换电路、测控显示电路、辅助电源三部分构成，其中双向DC-DC变换电路降压部分采用XL4016开关降压型DC-DC转换芯片，最高转换效率可达93%，升压部分采用XL6019开关型升压/降压芯片，具有低纹波，输入范围广，转换效率高的特点。恒流部分采用PWM控制原理，形成一个闭环回路，控制电流恒定，恒压部分完全由硬件控制，单片机辅助控制的方式。以上部分确保系统满足题目要求，实现恒流充电，恒压放电，过压保护功能，并且有着较高的转换效率。 在本次设计中恒压部分完全有硬件控制，硬件自身形成一个闭环控制回路，对电压进行调节使其恒定题目要求的精度范围。单片机通过光耦电路的工作与停止，恒流部分由PWM调节占空比，使其恒流。 关键字电池充放电升压降压XL4016 XL6019 STM32

目录 一、系统方案 (1) 1、双向DC-DC变换电路的论证与选择 (1) 2、测量控制方案和辅助电源的论证与选择 (1) 3、控制方法的论证与选择 (1) 二、系统理论分析与计算 (2) 三、电路与程序设计 (3) 1、电路的设计 (3) （1）系统总体框图 (3) 2、程序的设计 (5) （1）程序功能描述与设计思路 (5) （2）程序流程图 (6) 3、程序流程图 (7) 四、测试仪器与数据分析 (7) 附录1：电路原理图 (9) 附录2：源程序 (10)

双向DC-DC变换器（A题） 【本科组】 一、系统方案 本设计主要由双向DC-DC变换电路、测控显示电路、辅助电源三部分构成，其中双向DC-DC变换电路降压部分采用XL4016开关降压型DC-DC转换芯片，最高转换效率可达93%，升压部分采用XL6019开关型升压/降压芯片，具有低纹波，输入范围广，转换效率高的特点。恒流部分采用PWM控制原理，形成一个闭环回路，控制电流恒定，恒压部分完全由硬件控制，单片机辅助控制的方式。以上部分确保系统满足题目要求，实现恒流充电，恒压放电，过压保护功能，并且有着较高的转换效率。 1、双向DC-DC变换电路的论证与选择 方案1:由降压斩波变换电路(即Buck变换电路)和升压斩波变换电路（即Boost 电路）组成双向DC-DC变换电路，分别各使用一个全控型器件VT（IGBT或MOSFET）,对输入直流电源进行斩波控制通过调整全控型器件VT的控制信号占空比来调整输出电压。 方案2：采用XL4016开关型降压芯片和XL6019开关型升压/降压芯片构成升压、降压电路具有低纹波，内助功率MOS,具有较高的输入电压范围，内置过电流保护功能与EN引脚逻辑电平关断功能。 综合以上两种方案，考虑到时间的限制，选择了比较容易实现的方案2。 2、测量控制方案和辅助电源的论证与选择 由于瑞萨单片机开发套件数量有限，所以我们选择了一款相对便宜，速度快，性价比较高的STM32103V8T6作为控制器，显示部分由于收到题目对作品重量的要求，选择了质量轻，分辨率较高的0.96寸OLED屏幕显示。由于市场上所售开关电源模块的，纹波大的因素，所以辅助电源选择了一个较小的9V变压器，进行，整流滤波作为辅助电源。 3、控制方法的论证与选择 方案1：采用PWM调节占空比的方法控制降压芯片的控制端，达到控制恒流和控制恒压的目的，采用PWM调节软件较为复杂，而且PWM调节较为缓慢，软件控制难度大。 方案2：恒压部分完全有硬件控制，硬件自身形成一个闭环控制回路，对电压进行调节使其恒定题目要求的精度范围。单片机通过光耦电路的工作与停止，恒流部分由PWM调节占空比，使其恒流。 综合以上两种方案，选择软件较为简单，硬件较为复杂的方案2。

电源转换器(开关电源)

东华大学电子课程设计 课题：12V-5V电源转换器（开关电源） 目录 一、设计任务与需求 (3) 二、总体方案选择 (4) 三、各模块电路设计分解 (7) 四、电路总图 (11)

五、所用元器件及购买清单 (12) 六、组装与调试 (12) 七、收获体会和建议 (16) 参考文献 (17) 附录A (17) 附录B (18)

一、设计需求与任务 1.1、设计背景：开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，广泛应用于各种电子设备、仪器及家电。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。开关电源又被称为高效能节能电源，内部电路工作在高频开关状态，自身消耗的能量极低，一般电源效率可达80%左右。 1.2、设计任务：12V-5V电源转换器（开关电源） (1)输入直流电压12V，输出直流电压5V (2)在额定负载下，输出电压跌落≤30mv (3)在额定负载下，输出纹波V ≤50mv opp (4)在额定负载下，输出尖峰电压V '≤200mv opp (5)功率转换效率η大于70% ≤1A) (6)带有过流保护(I

二、总体方案选择 2.1、PFM与PWM调制方法： 2.1.1、PWM 当输出直流电压偏离额定值时，反馈控制电路在保证开关管频率不变的情况下，自动改变调整管的导通时间，即改变脉冲电压的宽度，从而改变脉冲电压的占空比，使直流输出电压的偏移量在允许的范围内。这种方案称为脉冲宽度调制，简称PWM型开关电源。其反馈电路是脉宽调制电路。 2.1.2、PFM： 当输出直流电压超过额定值时，反馈控制电路在保证调整管的导通时间不变的情况下，自动改变调整管的开关频率（也就是改变脉冲电压的频率），从而改变电压的占空比，使输出直流电压稳定在允许范围内，这种方案称为脉冲频率调整，简称PFM型开关电源，其反馈电路为脉冲频率调整电路。 2.2、针对PFM主要有自激式与驱动式两种方案。 2.2.1自激式 正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流脉冲电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。下图所示正激式变压器开关电源的简单工作原理图，其中Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，L是储能滤波电感，C是储能

常用电源转换芯片

常用电源转换芯片 第1章DC-DC电源转换器/基准电压源 1.1 DC-DC电源转换器 1.低噪声电荷泵DC-DC电源转换器AAT3113/AAT3114 2.低功耗开关型DC-DC电源转换器ADP3000 3.高效3A开关稳压器AP1501 4.高效率无电感DC-DC电源转换器FAN5660 5.小功率极性反转电源转换器ICL7660 6.高效率DC-DC电源转换控制器IRU3037 7.高性能降压式DC-DC电源转换器ISL6420 8.单片降压式开关稳压器L4960 9.大功率开关稳压器L4970A 10.1.5A降压式开关稳压器L4971 11.2A高效率单片开关稳压器L4978 12.1A高效率升压/降压式DC-DC电源转换器L5970 13.1.5A降压式DC-DC电源转换器LM1572 14.高效率1A降压单片开关稳压器LM1575/LM2575/LM2575HV 15.3A降压单片开关稳压器LM2576/LM2576HV 16.可调升压开关稳压器LM2577 17.3A降压开关稳压器LM2596 18.高效率5A开关稳压器LM2678 19.升压式DC-DC电源转换器LM2703/LM2704 20.电流模式升压式电源转换器LM2733 21.低噪声升压式电源转换器LM2750 22.小型75V降压式稳压器LM5007 23.低功耗升/降压式DC-DC电源转换器LT1073 24.升压式DC-DC电源转换器LT1615 25.隔离式开关稳压器LT1725 26.低功耗升压电荷泵LT1751 27.大电流高频降压式DC-DC电源转换器LT1765 28.大电流升压转换器LT1935 29.高效升压式电荷泵LT1937 30.高压输入降压式电源转换器LT1956 31.1.5A升压式电源转换器LT1961 32.高压升/降压式电源转换器LT3433 33.单片3A升压式DC-DC电源转换器LT3436 34.通用升压式DC-DC电源转换器LT3460 35.高效率低功耗升压式电源转换器LT3464 36.1.1A升压式DC-DC电源转换器LT3467 37.大电流高效率升压式DC-DC电源转换器LT3782 38.微型低功耗电源转换器LTC1754

双向DC-DC变换器(全国大学生电子设计竞赛全国二等奖作品)

2015年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题） 2015年8月15日

摘要 本设计主要由双向DC-DC变换电路、测控显示电路、辅助电源三部分构成，其中双向DC-DC变换电路降压部分采用XL4016开关降压型DC-DC转换芯片，最高转换效率可达93%，升压部分采用XL6019开关型升压/降压芯片，具有低纹波，输入范围广，转换效率高的特点。恒流部分采用PWM控制原理，形成一个闭环回路，控制电流恒定，恒压部分完全由硬件控制，单片机辅助控制的方式。以上部分确保系统满足题目要求，实现恒流充电，恒压放电，过压保护功能，并且有着较高的转换效率。 在本次设计中恒压部分完全有硬件控制，硬件自身形成一个闭环控制回路，对电压进行调节使其恒定题目要求的精度范围。单片机通过光耦电路的工作与停止，恒流部分由PWM调节占空比，使其恒流。 关键字电池充放电升压降压XL4016 XL6019 STM32

目录 一、系统方案 (1) 1、双向DC-DC变换电路的论证与选择 (1) 2、测量控制方案和辅助电源的论证与选择 (1) 3、控制方法的论证与选择 (1) 二、系统理论分析与计算 (2) 三、电路与程序设计 (3) 1、电路的设计 (3) （1）系统总体框图 (3) 2、程序的设计 (5) （1）程序功能描述与设计思路 (5) （2）程序流程图 (6) 3、程序流程图 (7) 四、测试仪器与数据分析 (7) 附录1：电路原理图 (9) 附录2：源程序 (10)

双向DC-DC变换器（A题） 【本科组】 一、系统方案 本设计主要由双向DC-DC变换电路、测控显示电路、辅助电源三部分构成，其中双向DC-DC变换电路降压部分采用XL4016开关降压型DC-DC转换芯片，最高转换效率可达93%，升压部分采用XL6019开关型升压/降压芯片，具有低纹波，输入范围广，转换效率高的特点。恒流部分采用PWM控制原理，形成一个闭环回路，控制电流恒定，恒压部分完全由硬件控制，单片机辅助控制的方式。以上部分确保系统满足题目要求，实现恒流充电，恒压放电，过压保护功能，并且有着较高的转换效率。 1、双向DC-DC变换电路的论证与选择 方案1:由降压斩波变换电路(即Buck变换电路)和升压斩波变换电路（即Boost 电路）组成双向DC-DC变换电路，分别各使用一个全控型器件VT（IGBT或MOSFET）,对输入直流电源进行斩波控制通过调整全控型器件VT的控制信号占空比来调整输出电压。 方案2：采用XL4016开关型降压芯片和XL6019开关型升压/降压芯片构成升压、降压电路具有低纹波，内助功率MOS,具有较高的输入电压范围，内置过电流保护功能与EN引脚逻辑电平关断功能。 综合以上两种方案，考虑到时间的限制，选择了比较容易实现的方案2。 2、测量控制方案和辅助电源的论证与选择 由于瑞萨单片机开发套件数量有限，所以我们选择了一款相对便宜，速度快，性价比较高的STM32103V8T6作为控制器，显示部分由于收到题目对作品重量的要求，选择了质量轻，分辨率较高的0.96寸OLED屏幕显示。由于市场上所售开关电源模块的，纹波大的因素，所以辅助电源选择了一个较小的9V变压器，进行，整流滤波作为辅助电源。 3、控制方法的论证与选择 方案1：采用PWM调节占空比的方法控制降压芯片的控制端，达到控制恒流和控制恒压的目的，采用PWM调节软件较为复杂，而且PWM调节较为缓慢，软件控制难度大。 方案2：恒压部分完全有硬件控制，硬件自身形成一个闭环控制回路，对电压进行调节使其恒定题目要求的精度范围。单片机通过光耦电路的工作与停止，恒流部分由PWM调节占空比，使其恒流。 综合以上两种方案，选择软件较为简单，硬件较为复杂的方案2。

电源转换芯片TPS5430及其应用

271地壳构造与地壳应力文集(19) 2006年电源转换芯片TPS5430及其应用 马爱虹　李海亮 (中国地震局地壳应力研究所　北京　100085) 摘要　TPS5430是TI(美国德州仪器公司)最新推出的一款DC/DC开关电源转换芯 片。其优越的性能使得它刚刚上市就受到广泛关注。本文描述了该芯片的特征、参 数、功能、结构,并结合实践情况对其在地震前兆观测仪器中的应用进行了介绍。 一、引 言 地震前兆观测仪器是地震前兆观测的重要组成部分。只有仪器稳定、工作可靠,才能为地震前兆分析工作提供连续的原始数据。不断的挖掘和采用高性能的元器件替换相对性能低的、旧的元器件是改善仪器性能的一条途径。 TPS5430是TI公司最新推出的一款性能优越的DC/DC开关电源转换芯片。我们对其进行了开发,并将其应用到了T J-2型体积式应变仪的数据采集系统。 二、TPS5430简介 11TPS5430特性 TPS5430具有良好的特性,其各项性能及主要参数如下: 高电流输出:3A(峰值4A); 宽电压输入范围:515～36V; 高转换效率:最佳状况可达95%;宽电压输出范围:最低可以调整降到11221V; 内部补偿最小化了外部器件数量;固定500kHz转换速率; 有过流保护及热关断功能;具有开关使能脚,关状态仅有17u A静止电流; 内部软启动 与其他同类型直流开关电源转换芯片相比,TPS5430的高转换效率特别值得关注。图1为在12V输入电压、5V输出电压时TPS5430转换效率与输出电流的关系曲线图。 21功能和结构 (1)管脚说明: TPS5430采取8脚S O I C PowerP AD T M封装,形式如图2。 (2)内部结构及功能: ①晶振(O scillat or)频率。 固定500kHz转换速率,使得在同样的输出波纹要求下产生更小的输出电感。 ②基准(Reference)电压。 通过缩放温度稳定能隙带电路的输出范围,基准电压系统产生精确的基准信号。经测

双向DC-DC变换器研究

双向DC-DC变换器 摘要： 双向DC/DC变换器是一种可以实现“一机两用”的设备，可用其得到能量的双向传输，并且在有些需要能量双向流动的场合，双向DC/DC变换器可大幅度减轻系统的体积、重量以及成本价值，有着重要的研究意义。 首先介绍的是双向DC/DC变换器的概念、应用场合以及其研究现状，并在此基础上分析了电压—电流型双向全桥DC/DC变换器；Buck充电模式时，高压侧开关有驱动信号，低压侧开关管驱动信号封锁，仅用功率开关管的体二极管整流；此时电路为电压型全桥结构；Boost放电模式时，低压侧开关管有驱动信号，高压侧开关管驱动信后封锁，仅用功率开关管的体二极管整流；此时电路为电流型全桥结构。然后，分别对buck充电模式和boost放电模式的工作原理进行了分析。最后利用Proteus软件分别对buck充电模式和boost放电模式的开环和闭环进行了仿真，给出了各部分的波形图，最后得出的仿真结果和理论一致。 关键词：双向DC-DC变换器 Buck充电模式 Boost放电模式

目录 前言 (3) 1.方案论证 (4) 1.1方案一 (6) 1.2 方案二 (6) 1.3 方案选择 (7) 2.电路设计和原理 (7) 2.1 5V电压源电路设计 (7) 2.2 0.1s (8) 2.2.1 引脚及功能表 (9) 2.2.2 (10) 2.3 计数电路设计 (11) 2.4电路设计 (13) 2.5显示电路设计 (14) 2.6控制电路设计 (15) 3.软件仿真调试 (15) 3.1 软件介绍 (15) 3.2 调试步骤及方法 (16) 4.故障分析及解决方法 (17) 5.总结与体会 (18) 附录： (20) A、总体电路图 (20) B、元器件清单 (20) C、元器件功能与管脚 (21) D、参考文献 (24)

DC-DC 电源转换器基本原理

DC-DC 电源转换器基本原理 , Mar. 26th, 2012

目录 DC DC DC--DC 转换器简介 交换式电源结构框图 交换式电源原理介绍 交换式电源设计实例 交换式电源交换式电源线路重要参数线路重要参数

DC-DC DC DC 转换器简介 电源对于电设备犹如心脏对于人体，是所有电设备的动力。早期，电设备功能单一，基本上直接用变压器将交流市电转换为所需的直流电压即可满足要求。但随着电子设备功能日益多样，其系统线路也越来越复杂，对电源的要求也越来越高。同时，以轻便、小巧为发展趋势的电子产品，不可能允许每组power都由体积大、干扰强的交流变压器来实现。因此，研发都由体积大干扰强的交流变压器来实现因此研发直流到直流的电源转换成为必须。 把直流电压变换为另一种直流电压最简单的办法是串电阻，把直流电压变换为另种直流电压最简单的办法是串电阻 但是由于焦耳热的消耗，会使这种方式转换的效率非常低，它 只适用于电流极小的电压转换另外利用半导体器件 只适用于电流极小的电压转换。另外，利用半导体器件(如PN结)的电压drop能力实现降压，也就是所谓的LDO 方式，这种方式

DC-DC 的损耗比直接用电阻会好很多，但依然存在效率低、过电流能DC DC 转换器简介 力有限、电压drop 范围小等局限性。 变换 Figure-1传统式DC-DC 变换器在计算机出现之后，由于其对大loading power oad g po e 的需求，使得传统的DC-DC 变换器已完全不可能再满足设计需求。思考：请充分发挥想象，思考实现电压变换还有什么方法？提示排列组合能引发质变能产生奇迹提示：排列组合能引发质变，能产生奇迹。

电源转换器种类

3、电源转换器的种类（TYPES OF POWER CONVERTERS） 3.0各类转换器定义与原理(DEFINITIONS AND DIMENSIONING) 虽然有很多作者与研究人员创造研究出很多种类的转换器电路，但是追根究底还是可归纳出三种最基本的电路出来，第一种称为“返驰式(flyback)”或者称为“buck-boost”型式，第二种称为“顺向式(forward)”或者称为“buck”型式，第三种称为“推挽式(push-pull)”或是称为“buck-derived”型式，在图3-1中，就是返驰式转换器的基本电路模型，其操作原理说明如下。 在图3-1 (a)中，当电路中的开关S关闭时，电流就会流经电感器L，并将能量储存于其中，由于电压极性的关系，二极体D是在逆向偏压状态，此时负载电阻R L上就没有电压输出，当开关S 打开时，如图图3-1(b)所示，此时由于磁场的消失，电感器L呈逆向极性，二极体D为顺向偏压，环路中则有I C感应电流产生，因此负载R L上的输出电压其极性正好与输入电压相反，由于开关ON/OFF的作用，使得电感器的电流交替地在输入与输出间，连续不断的改变其方向，不过这二者电流都是属于脉动电流形式，所以在buck-boost转换器电路中，当开关是在导通周期时，能量是储存于电感器里，反之，当开关是在打开(OFF)周期时，能量会转移至负载上。 在图3-2为顺向转换器基本电路型式，其操作原理说明如下，当开关S关闭时，电流就会顺向地流经电感器L，此时在负载上就会有带极性的输出电压产生，如图3-2(a)所示，由于输入电压极性的关系，二极体D此时是在逆向偏压状态。如图3-2(b)所示，当开关S打开时，电感器L会改变磁场，二极体D则为顺向偏压状态，因此在电容器C中就会有电流流过，因此在负载R L上输出电压

电源转换器标准

转换器 商品知识 家用和类似用途转换器（以下简称转换器）主要由插头、电源线和移动式插座三部分组成。近年来随着科学技术及市场经济的飞速发展，各机关团体、企事业单位的办公自动化水平和人民生活水平不断提高，电脑、办公设备和各类家用电器迅速普及，因而产生了大量需求。另外，我国改革开放后，国内外人员出境旅游和办事的机会不断增加，因各国的插头插座型式不同均不能通用，出国人员携带的便携式小电器均应通过转换器插至国外的插座上才能使用，所以需配备相应的转换器。 我国国家标准规定的转换器，仅适用于交流电，电源电压50V以上至440V，额定电流不超过32A，对于单相转换器，其额定电流不应超过16A。转换器的类型基本上可归为三种，第一种类型为插头部分是我国系统型式，插座部分是我国和其他国家、地区系统型式；第二种类型为插头部分是其他国家、地区系统型式，插座部分是我国系统型式；第三种类型为插头插座两部分均是其他国家、地区系统型式。按目前我国的实际情况，第一种类型转换器目前需求量大，使用范围广。第二种类型有一定需求，第三种类型暂无需求。根据我国国家标准，第二、三种类型转换器均不可能在我国本土上使用，因此规定我国转换器采用的型式为第一种类型。 转换器按连接软缆的方式分类，分为可拆线转换器和不可拆线转换器两类，所谓不可拆线，就是转换器外壳用一般工具不能打开，不能更换软缆。其中可拆线转换器内部与导线连接部位，应使用螺纹型夹紧端子，顾名思义，螺纹型夹紧端子就是接线端由螺钉固定夹紧的，这样用户可以根据自己的需要随时更换软缆。不可拆线转换器则不能使用螺纹型夹紧端子，只能通过锡焊、熔焊、压接或其他等效方法将导线与接线端子永久性地连接在一起，故不能更换软缆。 具有加强保护的转换器按有无保护门，可分为有保护门的和无保护门的转换器。保护门的作用是提供防触电保护，是安装在转换器内部，在金属带电插套上方的盖板，由绝缘材料制成，只有用插头用力插合时才能打开，其他时候应是紧闭的。平时若家中小孩手指不慎伸入转换器插孔，如有保护门，小孩手指则不会触及到带电部件可避免造成触电危险。不过带保护门转换器的质量也参差不齐，在这里提醒消费者要选购知名品牌的同时，还是注意照顾好家中的小孩，以免发生危险。

双向储能系统DCDC变换器设计

双向储能系统DC/DC 变换器设计 本报告设计了双向储能系统DC-DC 变换器，并基于计算机仿真PSCAD 软件进行了仿真，器变换器拓扑如图1(a)所示，其中左侧为低压侧，接储能电池，右侧为高压侧，接负载与分布式电源，变换器电感为5mH ，高压侧稳压电容为3000μf ，开关频率为6000Hz 。变换器控制策略采用双闭环定电压控制，外环为电压环，内环为电流环，从而起到稳定高压侧电压的作用，如图1(b)所示。 图1(a) 变换器拓扑 图1(b) 变换器控制策略 1 低压侧：V dc ：35-50V ；电流纹波<3%（满载充电工况下） 由于锂离子电池电压会随着SOC 波动，其波动范围为35-50V ，因此首先需要对锂离子电池进行建模。查阅文献可知，可使用单变量函数描述锂离子电池SOC 与电池端电压之间的关系。由于当SOC 为0时，电池端电压为35V ；当SOC 为1时，电池端电压为50V ，因此利用典型的单变量函数可以得到本文中锂离子电池的数学模型，即 3523out 10.345( 1.031 3.6850.2156 0.11780.3201)7.544SOC u e SOC SOC SOC -=-++-++ (1) 根据模型可以得到PSCAD 锂离子电池模型如图2所示。仿真可得其SOC-电压特性曲线如图3所示。

图2 PSCAD 锂离子电池模型 图3 锂离子电池SOC-电压特性曲线 由按秒特性原理，可知电流纹波与高低压侧电压及电感有关，可以得到稳态下的电感电流纹波为 in in out in out in in L out (1)()222u u T u u u u u dT i T L L u L --?=== (2) 其中u in 为低压侧输入电压，u out 为高压侧输出电压，T 为开关周期，L 为电感满载时电流最大值为 max 1000W 28.57A 35V i == (3) 因此有 in out in out ()28.570.030.8571A 2u u u T u L -≤?= (4) 由(2)可知当u in 最小时，电流纹波有最大值，u in =35V 代入可得 0.0031L ≥H (5) 因此L 取5mH 可以满足要求，其电流纹波的仿真波形如图4所示，可以看出电流纹波不到0.7A ，满足要求。

DC-DC直流变换器

第一章绪论 本章介绍了双向DC/DC变换器（Bi-directional DC/DC Converter，BDC)的基本原理概述、研究背景和应用前景，并指出了目前双向直流变换器在应用中遇到的主要问题。 1.1 双向DC/DC变换器概述 所谓双向DC/DC变换器就是在保持输入、输出电压极性不变的情况下，根据具体需要改变电流的方向，实现双象限运行的双向直流/直流变换器。相比于我们所熟悉的单向DC/DC 变换器实现了能量的双向传输。实际上，要实现能量的双向传输，也可以通过将两台单向DC/DC变换器反并联连接，由于单向变换器主功率传输通路上一般都需要二极管，因此单个变换器能量的流通方向仍是单向的，且这样的连接方式会使系统体积和重量庞大，效率低下，且成本高。所以，最好的方式就是通过一台变换器来实现能量的双向流动，BDC就是通过将单向开关和二极管改为双向开关，再加上合理的控制来实现能量的双向流动。 1.2 双向直流变换器的研究背景 在20世纪80年代初期，由于人造卫星太阳能电源系统的体积和重量很大，美国学者提出了用双向Buck/Boost直流变换器来代替原有的充、放电器，从而实现汇流条电压的稳定。之后，发表了大量文章对人造卫星应用蓄电池调节器进行了系统的研究，并应用到了实体中。 1994年，香港大学陈清泉教授将双向直流变换器应用到了电动车上，同年，F.Caricchi 等教授研制成功了用20kW水冷式双向直流变换器应用到电动车驱动，由于双向直流变换器的输入输出电压极性相反，不适合于电动车，所以他提出了一种Buck-Boost级联型双向直流变换器，其输入输出的负端共用。1998年，美国弗吉尼亚大学李泽元教授开始研究双向直流变换器在燃料电池上的配套应用。可见，航天电源和电动车辆的技术更新对双向直流变换器的发展应用具有很大的推动力，而开关直流变换器技术为双向DC/DC变换器的发展奠定了基础。 1994年，澳大利亚Felix A.Himmelstoss发表论文，总结出了不隔离双向直流变换器的拓扑结构。他是在单管直流变换器的开关管上反并联二极管，在二极管上反并联开关管，从而构成四种不隔离的双向直流变换器：Buck-Boost、Buck/Boost、Cuk和Sepi-Zeta双向直流变换器。 隔离式双向直流变换器有正激、反激、推挽和桥式等拓扑结构。 反激式变换器是基于Buck/Boost直流变换器设计的，电路结构对称，相比之下更易于构成双向直流变换器。但普通的反激式变换器容易产生电压尖峰和振荡，2001年陈刚博士提出了有源嵌位双向反激式直流变换器，有效的消除了电压尖峰和振荡，并且实现了开关管的零电流开关，减少了开关器件的电压应力。 推挽式变换器也具有对称的电路结构，且结构简单，但存在变压器的偏磁和漏感，从而限制了变换器的应用。所以有学者提出，在输入输出电压相差较大的场合，可以应用由推挽变换器和半桥变换器组成的混合式变换器。 桥式直流变换器有两类电路：一种是双有源桥式变换器，电路结构对称，通过控制相位

隔离型直流电源转换器

隔離型直流電源轉換器 ●三種本DC-DC 轉換器之架構：buck ，boos ，buck-boost 適用於： ? 無隔離情況 ? 輸出、輸入電壓倍數相差不大之情況 ●上述情況若無法滿足時，需使用隔離型轉換器 ●常見隔離刑轉換器有： ? 馳返式（flyback ） ? 順向氏（forward ） ? 推挽式（push-pull ） ? 半波橋式（half bridge ） ? 全波橋式（full bridge ） 馳返式（flyback ） ●flyback topology shown as ： ●It is widely used for output powers from about 150 down to under 5W ●It has no secondary output inductors, such that the cost and volume of the output inductors is a significant advantage. ●Two operation modes are used ；CCM and DCM mode CCM ：The current of the primary is always larger than zero. DCM ：The current of the primary will be reduced to zero ●The major topic is to design the transformer 、select a transistor 、diode and capacitor to satisfy the spec. ● The operation of DCM mode ：shows as follows Step 1：The turns ratio of primary and secondary s p N N When Q is on, the dropped voltage across the primary is 1-=I L V V . From the

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