07電子大賽開關(guān)電源報(bào)告

1、題目 ：開關(guān)穩(wěn)壓電源摘 要本設(shè)計(jì)是要求制作一個(gè)大電流、小電壓的開關(guān)穩(wěn)壓電源。綜合考慮題目基本和發(fā)揮部分的要求?？梢钥闯鲈撻_關(guān)穩(wěn)壓電源對(duì)效率的要求非常高，所以在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候盡量減少電路中元器件的損耗。其中有以下幾個(gè)器件對(duì)效率的 影響非常大，開關(guān)管、升壓二極管、電感、以及其它一些輔助電路。根據(jù)以上要點(diǎn)設(shè)計(jì)了模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)。其中模擬部分由隔離變壓 器、整流濾波電路、DC-DC 變換器。DC-DC 變換器由一個(gè)電

2、流脈寬調(diào)制集成模塊UC3843 組成，可以從輸出端引一個(gè)反饋到 UC3843 的電壓反饋端調(diào)制其輸出電壓的脈寬，這個(gè)電壓將控制開關(guān)管的開關(guān)速率從而使輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定。為了 降低開關(guān)管的開關(guān)損耗選用 MOSFET 管。經(jīng)測(cè)試在正常工作的時(shí)候 MOSFET 管、整流橋、用于升壓的肖特基二極管都會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，所以要加上散熱片進(jìn)行散熱以保證整個(gè)電路的正常工作。 數(shù)字電路控制部分使用高性能低功耗的增強(qiáng)性 51 單片機(jī) C8051F021 來控

3、制?？刂坪诵牟捎脙?nèi)置 12 位 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器，電路簡(jiǎn)潔、控制精度高低功耗。其組成的電路可以實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)功能：1.測(cè)試 輸出電流、電壓、功率并顯示。2.設(shè)定輸出電壓值。3.當(dāng)輸出電流大于 2.5A時(shí)，單片機(jī)就會(huì)啟動(dòng)過流保護(hù)電路并同時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)。當(dāng)短路恢復(fù)時(shí)，單片機(jī)的 P0.3 口又會(huì)輸出低電平，使得電路又恢復(fù)正常。經(jīng)按照規(guī)定條件測(cè)試可得電源的效率達(dá)到 90% 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了發(fā)揮部分的要求。 電壓調(diào)制率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了基本要求，

4、負(fù)載調(diào)整率也超過了基本要求。紋波也到達(dá)了要求并且電路 的過流保護(hù)功能也正常。另外電路還具有附件功能過流發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。功率小，可以用集成電路直接驅(qū)動(dòng)，不存在二次擊穿，熱穩(wěn)定性好因而可靠 性高。3. 采用低功耗、超高速、反向恢復(fù)時(shí)間短的肖特基二極管，可大幅降低開關(guān)損耗并提高開關(guān)頻率。三、電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1. 系統(tǒng)框架本系統(tǒng)由以下幾大部分組成：隔離變壓器、整流濾波電路、過流保護(hù)電路、DC-DC 變換電路、控制電路、輸入電路、顯示電路、聲

5、光報(bào)警電路。隔離變壓器整流濾波過流 保護(hù)DC-DC 變換器單片機(jī) 鍵盤液晶顯示RLUOI0RS聲光 報(bào)警圖 12.主回路器件的選擇與參數(shù)計(jì)算 整流橋的選擇：通過隔離變壓器輸出的交流電壓為 18V，輸入的電流最大可達(dá) 5～6A，為了得到較好的直流量，用全橋整流法整流，整流橋的耐壓應(yīng)為 8A 左右。濾波電容 C1 選擇：題目輸出的最大電流為 2A，最大電壓為 36V，所以輸出 最大功率約為 72W，按照電路效率為 80％計(jì)算。可得整

6、個(gè)電路輸入的功率約為90W。電路自身功率達(dá) 18W，根據(jù) P=U2/R,可求得整流濾波電路的等效負(fù)載電阻 RE=5.38Ω，要求基波濾波時(shí)間常數(shù)τ＝C1×RE＝30mS～50mS，所以 C1 取4700µF/50V。開關(guān)管的選擇： 功率 MOSFET 具有導(dǎo)通電阻低、負(fù)載電流大的優(yōu)點(diǎn)。功 率，柵極驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載能力必須足夠大，以保證在系統(tǒng)要求的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)等效柵極電容（CEI）的充電。流經(jīng) MOSFET 的電流理論值