开题报告-高效率恒流开关电源设计与实现.doc

南阳理工学院毕业设计（论文）开题报告 电子与电气工程 学院 电子信息工程 专业 课题名称：高效率恒流开关电源设计与实现 学生姓名： 学 号： 指导教师： 报告日期： 2014-1-51本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状综述恒流开关电源是以开关电源为主要电路，外加恒流电路，利用器件（如光耦、电流互感器等）对电流进行反馈，动态调节设备的供电状态从而使电流趋于恒定。使得在负载本身或其电压发生变化时电流始终保持稳定。特别是在驱动LED方面，恒流开关电源起着极为重要的作用。LED作为全新概念的固态光源，发光效率高，从生产过程到使用过程直至报废几乎全无污染，使用寿命却延长数十倍，成为今年来全球最具发展前景的高新技术之一，半导体照明技术正在改变百年传统照明历史。而LED必须要恒流源驱动从而避免因电压波动引起电流波动使其损坏。因此，驱动LED的恒流开关电源结合了近些年来极具发展前景的两项技术，对于能源问题日益严重的今天更加具有研究意义。此外，恒流开关电源在其他领域也有着不可替代的作用。(1) 、本课题主要涉及问题：通过所做课题,综合设计恒流开关电源，通过设计功率转变换变压器以及器件的选型完成系统的优化设计以满足性能要求。STM32控制器控制PWM信号结合硬件反馈回路采集的电流通过AD转换与处理，继续控制PWM以实现稳定输出。(2) 、国内研究现状：21世纪我国通信、信息、家电、和国防等领域的电源普遍采用高频开关电源,国内开关电源技术的发展，基本起源于20世纪70年代末和80年代初。经过20多年的不断发展，开关电源技术有了重大进步和突破。功率器件的开发促进了开关电源的高频化，功率MOSEFT和IGBT可使中小型开关电源工作频率达到400kHz，（AC/DC）或1MHz(DC/DC)；软开关技术使高频开关电源的实现有了可能，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高电源的效率，国产6kW通信开关电源，采用软开关技术，效率可达93%；在其基础上的恒流开关电源技术也比较成熟，广泛的应用于半导体器件、自动控制仪表等领域。(3) 、国外研究现状：自20世纪90年代以来，许多领域和新的要求对开关电源提出了更新更高的挑战。如果从一个开关电源的输入和输出窗口观察可以发现，输入的要求变得更严，不符合IEC1000-3-2标准的产品将陆续被淘汰；输出则派生出了许多特殊的应用领域，研制和开发的难度变得更大。国外的相关技术已经非常成熟与系统，有源功率因数校正技术和低压大电流高功率DC/DC变换技术对开关电源输入谐波和输出指标也相继有了国际标准。使得未来的开关电源技术最终朝着小型化、薄型化、轻量化、高频化；高可靠性；低噪声、节能型等方向发展。2本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析（1）、任务要求1）查找与本研究项目有关的书籍材料。 2）学习了解STM32F103及相关模块的工作原理。 3）设计变压器，优化器件选型并设计原理图。 4）完成系统的软件设计，结合硬件电路调试与优化测量。（2）、预期目标的可行性分析： 1）研究的必要性：通过学生对知识的综合应用和实践理论，全面贯通大学所学的知识，在现代成熟技术的基础上向能源问题的解决进一步靠近，激发对社会问题的关注度与参与解决的思想和信心。增强学生的社会责任感。 2）设计原理可行性：该系统以AC/DC开关电源为基本电路，结合STM32PWM控制单元与AD模块，另设各种保护电路实现稳定输出，可直接进行测试，故其具有可行性。 3）知识能力的可行性：通过平时所掌握硬件设计能力和实际的专业，对于电源方面的兴趣加之与当前能源问题的解决息息相关，自己也具备掌握STM32的能力以及PCB制作能力。四年的大学学习使得我掌握了相关硬件设计与软件编程的知识，培养扎实了软硬件设计能力，运用所学技能与知识解决开关电源领域相关问题， 4）实验条件的可行性：学院具备该方面的实验室与试验测试设备，毕业设计试验器件，并且在老师的精心指导下，按照研究课题设计要求经过设计、调试与测试分析，一定能够按计划完成研究任务的系统设计指标的要求，理论与实际相结合起来。3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路（1）、关键问题（包含系统设计指标）：1）器件的选型比较重要，结合输出指标要合理和优化对于开关管、二极管以及滤波电容、电感等与电磁干扰和效率有关的器件的比较与选择；2）高频变压器的制作，可以自行绕制或者定制，牵扯到一系列的理论计算，其本身也会因为设计的不合理造成一定损耗最终影响整体输出效率。（2）、主要功能模块： 1）主电路部分：隔离式DC/DC变换拓扑； 2）辅助部分：反馈回路与保护电路； 3）控制部分：PWM产生以及AD转换并调节PWM；4）恒流部分：完成电流的稳定输出。（3）、解决思路：熟练地应用所学知识及软硬件设计能力，通过对开关电源、模拟电子技术、嵌入式技术等多个学科了解和学习，综合解决在研究时所遇到的问题。4完成本课题所必须的工作条件（如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等）及解决的办法（1）南阳理工学院电子学院源动力创新实验室。（2）技术支持：源动力电子网 。（3）主要参考资料： 1马洪涛，沙占友，周芬萍 .开关电源制作与调试 中国电力出版社 2010.6 2王永平，史俊杰，田安庆. 开关稳压电源-原理、设计及实施思路.西安电子科技大 学出版社.2008 3 童诗白 模拟电子技术M北京高等教育出版社。2001133-14. 4 周立功ARM 嵌入式系统基础教程M北京：北京航空航天大学出版社，2005：30-71 5AbrahamI.Pressman-Switching Power Supply Design (Second Edition) 2005:9-15完成本课题的工作方案及进度计划第一阶段：下达任务，熟悉要求，查找资料 第1-2周第二阶段：器件性能测试、分析与选型 第3-5周第三阶段：变压器的设计与系统原理图的确定 第6-7周第四阶段：学习STM32相关模块，编写程序 第8-11周第五阶段：程序与硬件结合调试 第12周第六阶段：撰写论文 第13-15周第七阶段：答辩 第16周6指导教师审阅意见指导教师（签字）： 年 月 日7学院毕业设计（论文）工作领导小组评审意见 领导小组组长（签字）： 学院（签章） 年 月 日说明：1. 本报告必须由承担毕业设计（论文）课题任务的学生在接到“毕业设计（论文）任务书”、正式开始做毕业设计（论文）的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。2. 每个毕业设计（论文）课题撰写本报告一份，作为指导教师、毕业设计（论文）指导小