DCDC升压全解学习教案

1、会计学1DCDC升压全解升压全解 模拟电子技术课程设计模拟电子技术课程设计老师：提出设计任务及指标要求老师：提出设计任务及指标要求学生：查找资料，确定设计方案，仿真验证方学生：查找资料，确定设计方案，仿真验证方案案 并确定电路参数，完成电路安装及调试，并确定电路参数，完成电路安装及调试， 撰写设计报告撰写设计报告第1页/共24页2st: 仿真电路原理图（结构仿真电路原理图（结构+ +参数参数) )检查，签字；检查，签字； 讲解讲解设计、安排、调试电路的注意事项；设计、安排、调试电路的注意事项； 分发电路调试板及器件；分发电路调试板及器件；3st：课程设计报告撰写格式等说明；课程设计报告撰写格式

2、等说明； 15:00之后开始电路波形、参数实测检查；之后开始电路波形、参数实测检查；4st：电路波形、参数实测检查。电路波形、参数实测检查。第2页/共24页第3页/共24页DC-DC转换器：分为升压型和降压型两种。转换器：分为升压型和降压型两种。升压型升压型DC-DC转换器：转换器： 通过电感的储能作用将感应电动势与输入电压相叠加通过电感的储能作用将感应电动势与输入电压相叠加后作用于负载，使得输出电压大于输入电压。后作用于负载，使得输出电压大于输入电压。适用场合适用场合： 汽车点火装置、煤气灶点火、电蚊拍等等。汽车点火装置、煤气灶点火、电蚊拍等等。第4页/共24页(1)(1)设计电路，并在设计

3、电路，并在 EWBEWB软件平台环境下进行原理软件平台环境下进行原理 仿真，通过仿真对设计的参数进行合理调整仿真，通过仿真对设计的参数进行合理调整。u 设计任务：设计任务： 利用利用555555定时器、运放器、三极管、电感、电容及电阻定时器、运放器、三极管、电感、电容及电阻等器件进行等器件进行5V-12V5V-12V电源转换器的设计及实现电源转换器的设计及实现; ;通过反通过反馈电路稳定输出电压、输出电流。馈电路稳定输出电压、输出电流。 (2)(2)对设计好的电路及参数，在硬件平台上搭建电对设计好的电路及参数，在硬件平台上搭建电 路和调试。路和调试。(3)(3)对电路的实际输出、理论计算、仿真

4、结果进行比对电路的实际输出、理论计算、仿真结果进行比 较，分析产生误差的原因，提出改进措施。较，分析产生误差的原因，提出改进措施。第5页/共24页u 设计要求：设计要求： 输入直流电压为输入直流电压为5V，输出直流电压为，输出直流电压为12V/100mA， 电压可调范围电压可调范围1V。 在额定负载的情况下，输出电压跌落在额定负载的情况下，输出电压跌落30mV； 在额定负载的情况下，输出纹波电压在额定负载的情况下，输出纹波电压Vopp50mV； 在额定负载的情况下，输出尖峰电压在额定负载的情况下，输出尖峰电压Vopp400mV 功率转换效率功率转换效率大于大于60%； 过电流保护过电流保护(

5、(100mA) )功能。功能。第6页/共24页升压型升压型DC-DC转换器原理介绍：转换器原理介绍：(1)(1)当当Vi为高电平时：为高电平时：VT饱和导通，能量从电源流入，储存在电感饱和导通，能量从电源流入，储存在电感L中，由于中，由于VT饱和压降小，饱和压降小，D截止，截止，C C中能量释放给负载。中能量释放给负载。(2)(2)当当Vi为低电平时：为低电平时：VT截止，由于电感中电流不能突变，它所产生的感截止，由于电感中电流不能突变，它所产生的感应电动势将阻止电流的减小，电动势极性应电动势将阻止电流的减小，电动势极性左负右正左负右正，使，使D D导通，导通，L L中能量中能量经经D D对滤

6、波电容对滤波电容C C充电，同时提供给负载。充电，同时提供给负载。第7页/共24页L回路充电电阻很小，即时间回路充电电阻很小，即时间常数很大，当常数很大，当VT管导通时，管导通时，L电流近似是线性增加的。电流近似是线性增加的。在在VT管导通结束时：管导通结束时：在在VT管关断时，管关断时，D D导通，导通，L L两端电压为：两端电压为：则则L L中电流为：中电流为：在在VTVT管截止结束时，流过管截止结束时，流过L L的电流为：的电流为：因纯电感不消耗能量，因纯电感不消耗能量，所以两个变化量相等即：所以两个变化量相等即：q为为Vi的占空比的占空比所以所以q q越大，越大，U Uo o越大越大第

7、8页/共24页振荡电路：振荡电路：用于产生占空比可调的开关控制脉冲，用于产生占空比可调的开关控制脉冲， 以调整开关电路的工作状态；以调整开关电路的工作状态； 开关电路：开关电路：通过控制大功率三极管的通断对升压电感进行通过控制大功率三极管的通断对升压电感进行 充电和放电，由此产生一个较高的感应电势；充电和放电，由此产生一个较高的感应电势； 滤波电路：滤波电路：滤除升压电感输出的跃变幅度较大的脉动电压，输滤除升压电感输出的跃变幅度较大的脉动电压，输 出相对平稳的电压值；出相对平稳的电压值； 反馈电路：反馈电路：调整输出电压、输出电流；调整输出电压、输出电流； 第9页/共24页1 1、振荡电路：、

8、振荡电路：555555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器CRRf)(.212701U0频率：频率：占空比占空比：1212100%2RRqRR具体具体555555多谐振荡多谐振荡器及频率、占空器及频率、占空比公式推导，自比公式推导，自行查略数电教材行查略数电教材书。书。第10页/共24页若若f太大：太大：升压电路中大功率管的管耗太大，易烧毁元件，升压电路中大功率管的管耗太大，易烧毁元件， 且电路转换效率低。且电路转换效率低。f 和和q对电路性能的影响对电路性能的影响：若若f太小：太小：大功率管的管耗小，但最终纹波大。大功率管的管耗小，但最终纹波大。适当选择适当选择f f的取值是关键！的取值

9、是关键！一般取一般取3K-30K3K-30K左右，若不合适再适当调整。左右，若不合适再适当调整。占空比的选择：占空比的选择：占空比若偏小，则占空比若偏小，则U0不能达到预期值。不能达到预期值。011IUUq一般取一般取6080左右，若不合适再适当调整。左右，若不合适再适当调整。根据以上要求，对根据以上要求，对R1、R2、C适当取值。适当取值。第11页/共24页2 2、升压开关电路：、升压开关电路： 采用耐压高的大功率管来实现升压电感的充放电。采用耐压高的大功率管来实现升压电感的充放电。R5取值：取值：通过调整其取值，使通过调整其取值，使Q2工作于饱和区。工作于饱和区。R4取值：取值：通过调整其

10、取值，使通过调整其取值，使Q1工作于饱和区。工作于饱和区。在开关脉冲为高电平即在开关脉冲为高电平即5V输入时：输入时：吸收吸收L L的尖峰电的尖峰电压，保护压，保护Q2Q2不被不被击穿击穿R5取值偏大，取值偏大，Q2工作于放大区，管耗大，管子发热。工作于放大区，管耗大，管子发热。R5取值偏小，取值偏小，Q2工作于深度饱和，电路带小负载能力减弱。工作于深度饱和，电路带小负载能力减弱。R5R5取值取值100100左右左右第12页/共24页3 3、滤波电路：、滤波电路： LCLC构成滤波电路，构成滤波电路，过滤掉升压电感输出的脉动电压，输出过滤掉升压电感输出的脉动电压，输出稳定的电压。稳定的电压。输

11、出纹波产生原因输出纹波产生原因： L L输出的大脉动电压被输出的大脉动电压被L L1 1C C1 1滤波后的小脉动（纹波）。滤波后的小脉动（纹波）。输出尖峰产生原因输出尖峰产生原因： L L输出的大脉动电压没被输出的大脉动电压没被L L1 1C C1 1滤波掉的尖峰值。滤波掉的尖峰值。C C1 1越大，纹波越小，但稳定越大，纹波越小，但稳定U Uo o时间越长。时间越长。给定给定C1=1000FD1作用作用：与与L1L1、C1C1构成回路，释放构成回路，释放L1L1电感的反向电场能。电感的反向电场能。第13页/共24页4、反馈调整电路：、反馈调整电路：电压采样反馈电路：电压采样反馈电路： 若输

12、出电压高于目标值若输出电压高于目标值，通过反馈电路降低开关脉冲占空比，通过反馈电路降低开关脉冲占空比，减少对升压电感的充电时间，从而降低输出电压；减少对升压电感的充电时间，从而降低输出电压； 反之反之，提高占空比，增加对电感的充电时间，增加输出电压，提高占空比，增加对电感的充电时间，增加输出电压 R调整输出电压调整输出电压=12v=12v、输出电流、输出电流100mA； 第14页/共24页UR参考电压参考电压电流采样反馈电路：电流采样反馈电路： 若输出电流超过额定值若输出电流超过额定值，通过反馈电路降低开关脉冲占空比，通过反馈电路降低开关脉冲占空比，减少对升压电感的充电时间，从而降低输出电流，

13、保护负载；减少对升压电感的充电时间，从而降低输出电流，保护负载；做法：做法： 在负载电路上串联一个小电阻，将负载电流转换为电压采样。在负载电路上串联一个小电阻，将负载电流转换为电压采样。 第15页/共24页电压电流反馈调整电路电压电流反馈调整电路若运放用若运放用339芯片芯片，则为，则为OC输出，输出，那么必须在输出那么必须在输出端端接上拉电阻接上拉电阻（R4、R5）OC（即集（即集电极开路电极开路）第16页/共24页第17页/共24页v 鼠标右击鼠标右击EWB5的软件的软件图标，点击属性，选择图标，点击属性，选择兼容性选项卡，勾选兼容性选项卡，勾选“用兼容模式运行这个程用兼容模式运行这个程序序”，在下拉菜单中选，在下拉菜单中选择：择： Windows 98 /Windows Me第18页/共24页第19页/共24页第20页/共24页v NE555第21页/共24页第22页/共24页姓姓 名名手机号码手机号码值值 班班 时时 间间俞经龙俞经二晚上周二晚上17:30 20:30周四晚上周四晚上17:30 20:30李李 娜五下午周五下午13:00 16:30