【正文】 具挑戰(zhàn)性。由于其高效節(jié)能可帶來(lái)巨大效益，從而得到迅速推廣。總體來(lái)說(shuō)，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。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。因此，電源越來(lái)越受到人們的重視，人們對(duì)電源的要求也越來(lái)越高。 voltage control。 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。 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 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(chéng) 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫(xiě)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(méi)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)。 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)。 maximum output current of 1A。 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(shū)簽。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。相對(duì)的， DCDC 開(kāi)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。但也存在一些缺點(diǎn)：在隔離型開(kāi)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。 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(lái)了對(duì)電路系統(tǒng)概念的革新，在同一電路系統(tǒng)中越來(lái)越廣泛地使用分布式開(kāi)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(kāi)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。 （ 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。再者說(shuō)， DCDC 開(kāi)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。隨著晶體管技術(shù)的發(fā)展，晶體管穩(wěn)壓電源得到迅速發(fā)展，電子管穩(wěn)壓電源逐 漸被淘汰。功率 MOSFET 的出現(xiàn)，構(gòu)成了高頻電力電子技術(shù)，其開(kāi)關(guān)頻率可達(dá) 100HZ 以上，并且可并聯(lián)大電流輸出。當(dāng)時(shí)在高等院校和一些科研院所停留在試驗(yàn)和教學(xué)階段。杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 當(dāng)今的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在 DCDC 開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用使得 DCDC 開(kāi)關(guān)電源發(fā)生了質(zhì)的飛躍。也正是這樣的外界條件推動(dòng)了開(kāi)關(guān)電源的有源功率因數(shù)校正技術(shù)和低壓大電流高功率 DCDC 變換技術(shù)成為了當(dāng)今電力電子領(lǐng)域的研究課題。如今開(kāi)關(guān)電源已逐漸取代線性電源。 （ 3）低噪聲和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 ：隨著開(kāi)關(guān)頻率的不斷提高，開(kāi)關(guān)變換器的體積也隨之減小 ，功率密度也得到大幅度提升，動(dòng)態(tài)響應(yīng)得到改善，小功率 DCDC 轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率將上升到 MHz。追求壽命的延長(zhǎng)要從設(shè)計(jì)方面著手，而不是依賴使用方。 ：當(dāng)開(kāi)關(guān)電源在高頻下工作時(shí)，噪聲通過(guò)電源線產(chǎn)生對(duì)其它電子設(shè)備的干擾，世界各國(guó)已有抗電磁干擾的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)的 FCC，德國(guó)的VDE等，研究開(kāi)發(fā)抗電磁干擾的開(kāi)關(guān)電源日益顯得重要 [4]。 3. 對(duì)整體電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 第二章概述了本次設(shè)計(jì)的 DCDC 升壓電源模塊，設(shè)計(jì)思路，研發(fā)方 向和技術(shù)關(guān)鍵以及主要技術(shù)指標(biāo)。 最后總結(jié)了本文的設(shè)計(jì)工作。 圖 21 最基本的 DC/DC開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng) DC/DC開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)思路 本文課題在于對(duì) Boost 電路構(gòu)成的 DCDC 開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4）在進(jìn)行電路布線時(shí)一定要注意元器件的布局、信號(hào)干擾、模擬電路與數(shù)字電路之間的相互影響等問(wèn)題，在很大程度上決定著你的調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)短，最終結(jié)果正確與否。通過(guò)這一過(guò)程讓整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到更好的效果。相對(duì)的， DCDC開(kāi)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)展需要。但也存在一些缺點(diǎn)：在隔離型開(kāi)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。經(jīng)分析不難發(fā)現(xiàn)， DC/DC電源的系統(tǒng)效率一方面受限于電源系統(tǒng)本身的耗能元件，如電源內(nèi)阻、濾波器阻抗、連接導(dǎo)線及接觸電阻等；另一方面與 DC/DC 電源轉(zhuǎn)換器 的工作狀態(tài)和電源參數(shù)也有很大關(guān)系，合理地配置這些設(shè)計(jì)參數(shù)可以改善系統(tǒng)效率。 DC/DC電源電源系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于正確分析電子設(shè)備各部分之間（尤其是電源和 DC/DC 電源轉(zhuǎn)換器之間）的相互作用，找出影響電源系統(tǒng)效率的主要因素。 圖 31系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 Boost 斬波結(jié)構(gòu)部分 開(kāi)關(guān)變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指能用于轉(zhuǎn)換、控制和調(diào)節(jié)輸入電壓的功率開(kāi)關(guān)器件和儲(chǔ)能器件的不同配置。 圖 32為本系統(tǒng) Boost 拓?fù)潆娐穲D，開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷受外部 PWM 信號(hào)控制，電 感 L將交替地存儲(chǔ)和釋放能 量， 而電容 C可將輸出電壓保持平穩(wěn) ，通過(guò)改變 PWM控制信號(hào)的占空比可以相應(yīng)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的變化。因此 PWM 技術(shù)普遍應(yīng)用于通信技術(shù)中。 E r r o rA M P U r e f U o u t U eP W MC O M PSR QL A T C HU i nU o u tO S CC L O C K 圖 33 電壓控制電路圖 （ 2） 電流控制模式 圖 34是電流控制電路圖，它是一個(gè)雙控制系統(tǒng)，既保留了電壓型控制器的輸出電壓反饋控制部分，又增 加了一個(gè)反饋環(huán)節(jié)， 它的電路工作原理是：與經(jīng)誤差放大器比較放大后得到 ，由恒頻時(shí)鐘脈沖置位鎖存器輸出脈沖驅(qū)動(dòng)管導(dǎo)通，電杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 源電路中因輸出電感的作用使脈沖電流逐漸增大，當(dāng)電流在采樣電阻 RS 上的電流信號(hào)電壓 VS幅 度達(dá)到電平時(shí)，脈寬比較器的狀態(tài)反轉(zhuǎn)，鎖存器復(fù)位，驅(qū)動(dòng)撤除，功率管關(guān)斷，電路逐個(gè)的檢測(cè)和調(diào)節(jié)電流脈沖，控制電源輸出。因此，僅用電壓采樣的方法反應(yīng)速度慢，穩(wěn)定性差，甚至在大信號(hào)變動(dòng)時(shí)產(chǎn)生振蕩，從而損壞功率器件，以致在推挽和全橋等電路中引起變壓器偏磁化飽和而產(chǎn)生電流尖峰，最終導(dǎo)致線路工作失常。該電路外接元器件少，控制靈活，成本低，具有其他專用芯片難以實(shí)現(xiàn)的功能。如果這一功能不能實(shí)現(xiàn)別的技術(shù)指標(biāo)就不可能達(dá)到，這是實(shí)現(xiàn)全部 技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)。 Boost 升壓電路可以工作在電流斷續(xù)工作模式 (DCM)和電流連續(xù)工作模式 (CCM) [10]。 onT 時(shí)通過(guò) L的電流增加部分 onIL? 滿足式 (1)。在電路穩(wěn)定狀態(tài)下，從電流連續(xù)后到最大輸出， onIL? = offIL? ，由式 (1)和 (2)可得 ifsionoff VVVVTT ????oV （ 3） 因占空比 D= onT /T,即最大占空比 maxD oofofom a x VV+VV +VV isi VVVD ????? （ 4） 如果忽略電感損耗，電感輸入功率等于輸出功率， 即 oavei IIlV ??? oV （ 5） 由式（ 4）和式（ 5）可得電感平均電流 DIIl oave ?? 1 （ 6） 同時(shí)由式 (1)得電感器電流紋波 ， 式中： f為開(kāi)關(guān)頻率。根據(jù) UC3842 的功能特點(diǎn)，結(jié)合 Boost 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 完全可設(shè)計(jì)成電流控制型的升壓 DCDC 電路。 UC3842 是高性能固定頻率電流模式控制器專為離線和直流至直流變換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)人員提供只需最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。有 16V（通）和 10V（斷）低壓鎖定門限，十分適合于離線變換器，這里采 用 DC輸入直接給芯片供電 [11]。 V r e f欠 壓 鎖 定5 . 0 V參 考 電 壓V c c欠 壓 鎖 定鎖 存脈 寬調(diào) 制 器振 蕩 器+V r e f8 ( 1 4 )R T C T4 ( 7 )電 壓反 饋輸 入2 ( 3 )輸 出 補(bǔ) 償1 （ 1 ）誤 差放 大 器地 5 （ 9 ）V c c 7 ( 1 2 )V c7 ( 1 1 )輸 出6 （ 1 0 ）電 源 地5 （ 8 ）電 流 檢 測(cè)輸 入3 （ 5 ） 圖 43 UC3842內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖 這種電流型控制電路的主要特點(diǎn)是： （ 1）輸入電壓的變化引起電感電流斜坡的變化，電感電流自動(dòng)調(diào)整而不需要誤差放大器輸出變化，改善了瞬態(tài)電壓調(diào)整率； （ 2）電流型控制檢測(cè)電感電流和開(kāi)關(guān)電流，并在逐個(gè)脈沖的基礎(chǔ)上同誤差放大器的輸出比較，控制 PWM 脈寬，由于電感電流隨誤差信號(hào)的變化而變化，從而更容易設(shè)置控制環(huán)路，改 善了線性調(diào)整率；