【正文】 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 2020 屆） 題 目 DC/DC 升壓 電源 模塊的設(shè)計(jì) 系 電子工程 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 誠 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《 DC/DC 升壓 電源 模塊的設(shè)計(jì) 》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 年 月 日 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 DC/DC 變換器 是 將一種直流電壓變換為另一種所需的直流電壓 (固定或可調(diào) )。這種技 術(shù) 被 廣泛 應(yīng)用 于計(jì)算機(jī)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領(lǐng)域，涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè) 中，變換器還需要符合上述領(lǐng)域的安全標(biāo)準(zhǔn)。 本文重點(diǎn)講述了 DCDC 升壓型變換器的工作原理，描述了 DCDC 變換器的控制方法，同時(shí)，詳細(xì)闡述了脈寬調(diào)制中電壓控制模式和電流控制模式的基本原理，分析比較了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 本文設(shè)計(jì)了一款采用峰值電流控制型脈寬調(diào)制芯片 UC3842 設(shè)計(jì)的 Boost 升壓型 DCDC 變換電路，外接元器件少，控制靈活方便，輸出電壓穩(wěn)定可調(diào)。在系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)中，有三個(gè)部分組成，主要涉及到 Boost 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 電路、 脈寬調(diào)制 控制驅(qū)動(dòng)電路、反饋閉環(huán)電路。在設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試完整機(jī)之后，本系統(tǒng)基本能夠達(dá)到預(yù)期的要求： 15V20V 范圍內(nèi)輸出電壓在 3255V； 輸出電流達(dá)到 1A； 70%。 關(guān)鍵詞： 升壓型 DC/DC 變換器；電流控制；電壓控制；脈寬調(diào)制 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT DCDC converter is one DC voltage is transformed into another DC voltage required (fixed or adjustable). This technology is widely used in puters, office automation equipment, industrial instrumentation, military, aerospace and other fields related to national economy sectors, the converter also need to meet safety standards in these areas. This paper focuses on the working principle of stepup DCDC converter. Describes the DCDC converter control method. At the same time, expounds the pulse width modulation of voltage control mode and the basic principle of current control model, and analyses their advantages and disadvantages. This paper designs a using current peak control mode pulse width modulation UC3842 chip design Boost booster type DCDC transform circuit， less External ponents, control is flexible and convenient, the output voltage stability can be are three parts of hardware in the system design, mainly related to the Boost topology circuit, PWM control circuit, feedback loop the design, production and testing after the system achieves the desired requirements: input voltage range of 15V20V Output voltage 3255V。 maximum output current of 1A。 Converter efficiency 70%. Keywords: Stepup DC/DC converter。 current control。 voltage control。 Pulse width modulation 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 1 緒論 .............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 設(shè)計(jì)目的及意義 .............................................. 1 開 關(guān)電源的發(fā)展綜述 .......................................... 2 本文主要工作與結(jié)構(gòu)安排 ...................................... 4 2 概述 .............................................................. 5 DC/DC 開關(guān)電源概述 ........................................... 5 DC/DC 開關(guān)電源設(shè)計(jì)思路 ....................................... 5 研發(fā)方向和技術(shù)關(guān)鍵 .......................................... 6 主要技術(shù)指標(biāo) ................................................ 6 3 總體設(shè)計(jì) .......................................................... 7 系統(tǒng)整體方案 ................................................ 7 Boost 斬波結(jié)構(gòu)部分 .................................... 7 脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)部分 ...................................... 8 系統(tǒng)性能指標(biāo) ............................................... 10 4 硬件設(shè)計(jì) ......................................................... 11 Boost 主拓?fù)潆娐吩O(shè)計(jì) ........................................ 11 控制芯片及外圍電路 ......................................... 12 5 系統(tǒng)的制作與調(diào)試 ................................................. 16 系統(tǒng)電路的布局和布線 ....................................... 16 電路板的制作 ............................................... 16 系統(tǒng)組裝 ................................................... 17 硬件電路的調(diào)試 ............................................. 17 Boost 電路調(diào)試 ....................................... 17 脈寬調(diào)制電路調(diào)試 ..................................... 20 系統(tǒng)測(cè)試誤差分析 ........................................... 22 系統(tǒng)性能測(cè)試 ............................................... 22 6 結(jié)論 ............................................................. 23 致 謝 ............................................................... 25 參考文獻(xiàn) ............................................................ 26 附 錄 ............................................................... 27 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 在如今的生活中，形形色色的電子設(shè)備越來越多，與人們的工作、生活的關(guān)系也日益密切。而電源有如人體的心臟，是所有電設(shè)備的動(dòng)力，因此電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)具有決定性的意義，其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性，而且電子設(shè)備的故障 60%來自電源。因此，電源越來越受到人們的重視，人們對(duì)電源的要求也越來越高。經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)生活各個(gè)方面的發(fā)展都會(huì)促 進(jìn)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 設(shè)計(jì)目的及意義 現(xiàn)代電子設(shè)備使用的電源大致有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩大類。所謂線性穩(wěn)壓電源，就是其調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，開關(guān)穩(wěn)壓電源的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)。傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源雖然具有穩(wěn)定性能好，輸出紋波電壓小，使用可靠的優(yōu)點(diǎn)，但其通常需要體積大且笨重的工頻變壓器與體積和重量都很大的濾波器，并且功耗較大，電源率較低。相對(duì)的， DCDC 開關(guān)電源就可以適應(yīng)現(xiàn)當(dāng)代的電子設(shè)備對(duì)電源的要求，達(dá)成電子設(shè)備對(duì)電源的發(fā)展需求。其功耗小，效率可高達(dá)70%95%。散熱器的體積也隨之減小，可直接對(duì) 電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流、濾波、調(diào)整?？傮w來說，它具有體積小、重量輕（體積和重量只有線性電源的 30%）、效率高（線性電源只有 40%），自身抗干擾性強(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化等優(yōu)點(diǎn)，又提高了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力也有較大的提高。但也存在一些缺點(diǎn)：在隔離型開關(guān)電源中，由于逆變電路中會(huì)產(chǎn)生高頻電壓，對(duì)周圍設(shè)備有一定的干擾，需要良好的屏蔽及接地。 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)音比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。從上世紀(jì) 90 年代以來開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子和電器設(shè)備領(lǐng)域，計(jì)算機(jī) 、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源。由于其高效節(jié)能可帶來巨大效益，從而得到迅速推廣。 分布式電源的發(fā)展及與 IT 技術(shù)的結(jié)合，對(duì)傳統(tǒng)的電路系統(tǒng)造成巨大的影響，帶來了對(duì)電路系統(tǒng)概念的革新，在同一電路系統(tǒng)中越來越廣泛地使用分布式開關(guān)電源，使電路技術(shù)產(chǎn)生顯著進(jìn)步，形成了新型的專項(xiàng)技術(shù)。 DCDC 開關(guān)電源技術(shù)是分布式開關(guān)電源的關(guān)鍵技術(shù)，被譽(yù)為高效節(jié)能電源。它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。開關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，電源效率可達(dá) 80%90%，特別是目前便攜式設(shè)備市場(chǎng)需求巨大， DCDC 開關(guān)電源的需求也越來越大，性能要求也越來越高，而 DCDC開關(guān)電源的設(shè)計(jì)也更具挑戰(zhàn)性。 DCDC開關(guān)電源的核心部分 DCDC轉(zhuǎn)換器是將固定的直流電壓變換成可變的直杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 流電壓，也稱為直流斬波。斬 波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式 Ts不變，改變 ton（通用），二是頻率調(diào)制方式， ton不變，改變 Ts（易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾類 [1]： （ 1） Buck 電路――降壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 小于輸入電壓 UI，極性相同。 （ 2） Boost 電路――升壓 斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于輸入電壓 UI，極性相同。 （ 3） BuckBoost 電路――降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于或小于輸入電壓 UI，極性相反，電感傳輸。 （ 4） Cuk電路――降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于或小于輸入電壓 UI,極性相反，電容傳輸。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì) ,目的在于鞏固電路、模擬電子技術(shù)和學(xué)習(xí)有關(guān)開關(guān)電源的基礎(chǔ)知識(shí) ,并能夠?qū)W以致用 ,同時(shí)擁有分析、解決問題和動(dòng)手的能力 ,以及一定的基于模擬電子技術(shù)的研究設(shè)計(jì)能力。從另一方面來說， DCDC開關(guān)電源的技術(shù)追求也日趨高漲和發(fā)展趨勢(shì) 亦漸廣泛，而且派生出發(fā)很多特殊的應(yīng)用領(lǐng)域研制和開發(fā)的難度變得更大了，這就更有很多的研究價(jià)值和技術(shù)發(fā)展的空間了。再者說， DCDC 開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有深遠(yuǎn)的意義。 開關(guān)電源的發(fā)展綜述 開關(guān)的電源的發(fā)展可分為以下幾個(gè)時(shí)期： （ 1） 電子管穩(wěn)壓電源時(shí)期（ 1950 年代）。此時(shí)期主要為電子管直流電源和磁飽和交流電源，這種電源體積大、耗能多、效率低。 （ 2）晶體管穩(wěn)壓電源時(shí)期（ 1960 年代 — 1970 年代中期）。隨著晶體管技術(shù)的發(fā)展，