【正文】 紙打印出來(lái)，注意滑的一面面向自己，一般打印兩張電路板，即一張紙上打印兩張 電路板。定位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其它方孔外側(cè)距板邊的尺寸大于 3mm； 發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線和熱敏元件；高熱器件要均衡分布。還可以通過(guò)增加外補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和斜坡補(bǔ)償大大加強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。 圖 42 UC3842管腳圖 表 41 UC3842管腳功能介紹 管腳 功能 說(shuō) 明 1 補(bǔ)償 該管腳為誤差放大器輸出，并可用于環(huán)路補(bǔ)償 2 電壓反饋 該管腳是誤差放大器的反向輸入，通常一個(gè)電阻分壓器連至開關(guān)電源輸出 3 電流取樣 一個(gè)正比于電感器電流的電壓接至此輸入，脈寬調(diào)制器使用此信息中止輸出開關(guān)的導(dǎo)通 4 tC/Rt 通過(guò)將 電阻 tR 連接至 refV 以及電容 tC 連接至地，使振蕩器頻率和最大輸出占空比可調(diào)，工作頻率可達(dá) 500KHZ 5 地 該管腳是控制電路和電源的公共地 6 輸出 該輸出直接驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET的柵極，高達(dá) 1A的峰值電流經(jīng)此管腳拉和灌 7 ccV 該管腳是集成電路的正電源 8 refV 該管腳為參考輸出，它通過(guò)電 阻 tR 向電容 tC 提供充電電流 1 2 3 4 5 6 7 8 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 UC3842 是專為低壓應(yīng)用設(shè)計(jì)的，低壓鎖定門限為 （通）和 (斷 )，其主要特性有： 1）微調(diào)的振蕩器放電電流，可精確控制占空比 2）電流模式工作到 500千赫 3）自動(dòng)前饋補(bǔ)償 4）鎖存脈寬調(diào)制，可逐周限流 5）內(nèi)部微調(diào)的參考電壓，帶欠壓鎖定 6）大電流圖騰柱輸出 7）欠壓鎖定，帶滯后 8）低啟動(dòng)和工作電流 如圖 43所示為 UC3842 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖。電流取樣比較器和大電流圖騰式輸出，可以直接驅(qū)動(dòng)外部功率開關(guān)管，所以是驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET 的理想器件。另外，給定電壓的穩(wěn)定主要由硬件電路完成，實(shí)時(shí)性好，可靠性高，不需要用到高速單片機(jī)，也隨即降低了軟件編寫的難度。 )2/( IlIlIlp ave ??? （ 10） 開關(guān)管耐壓 foff VVds ?? oV （ 11） 二極管反向耐壓 rV = oV aV （ 12） 控制芯片及外圍電路 采用 UC3842 作為主回路的控制芯片。 ofT 時(shí)，開關(guān)管 S 截止，二極管 D 處于導(dǎo)通狀態(tài)，儲(chǔ)存在電感 L 中的能量提供給輸出，流經(jīng)電感 L和二極管 D的電流處于減少狀態(tài)，設(shè)二極管 D的正向電壓為 fV ，ofT 時(shí)，電感 L 兩端的電壓為 oV + fV iV ，電流的減少部分 offIL? 滿足 (2)。 Boost 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升壓電路基本波形如圖 41所示。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 4 硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要以 Boost 為主拓?fù)潆娐贰Ⅱ?qū)動(dòng)以 UC3842 為脈寬調(diào)制芯片為主，它們共同構(gòu)建起了整個(gè) DC/DC 變換系統(tǒng)。如圖 35 為 UC3842 控制芯片及周圍電路。 本系統(tǒng)即采 用電流控制型的 UC3842 作為主回路的控制 芯片。二階系統(tǒng)是一個(gè)有條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，只有對(duì)控制電路進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和計(jì)算，滿足一定條件，方能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定工作。 （ 1） 電壓控制模式 傳統(tǒng) PWM開關(guān)電源采用電壓型控制模式，只對(duì)輸出電壓采樣并作為反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，以穩(wěn)定輸出電壓。 UC3842 振蕩電路和補(bǔ)償電路 功率開關(guān)管 S 電流取樣Rs 反饋 Vcc 輸出 Vo 整流濾波 儲(chǔ)能電感 L 輸入 Vi 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 GDSI1IRF540D1N581910mHL6Inductor IronRsC1 C2PWM(out)GND30kR12kR2IrefUinUref12P1Header 212P3Header 212P4Header 212P2Header 212PfHeader 212UinHeader 212UoutHeader 2 圖 32 系統(tǒng) Boost拓?fù)潆娐穲D 脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)部分 脈寬調(diào)制指固定時(shí)鐘頻率，通過(guò)調(diào)節(jié)開關(guān)管控制信號(hào)的占空比 D 實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)整。變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是根據(jù)系統(tǒng)造價(jià)、性能指標(biāo)和輸入 /輸出負(fù)載特性等因素選定的。在系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)中，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。在極端情況下， DC/DC電源轉(zhuǎn)換器會(huì)進(jìn)入非正常狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)將完全停止工作，即使能正常工作也會(huì)嚴(yán)重?fù)p失系統(tǒng)效率。目前，設(shè)計(jì)優(yōu)秀的 DC/DC 電源轉(zhuǎn)換器有高達(dá) 95%以上的轉(zhuǎn)換效率 。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 。所謂線性穩(wěn)管工作在開關(guān)狀態(tài)。只有正確查找出問題才能對(duì)癥下藥，DC/DC變換電路 輸 入 輸 出 反饋 開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 可大大縮短調(diào)試時(shí)間。 2）對(duì)整個(gè)系統(tǒng)分模塊進(jìn)行理論分析，其中包括 Boost 變換主電路模塊、脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊、反饋閉環(huán)模塊。主拓?fù)潆娐凡糠郑褐饕üβ书_關(guān)管、儲(chǔ)能電感、續(xù)流二極管以及濾波電容；開關(guān)管驅(qū)動(dòng)部分：主要包括脈寬調(diào)制專用芯片以及必要的增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管能力的電路；反饋閉環(huán)部分：主要包括采樣輸出電壓以及誤差放大電路 [5]。 第四章詳細(xì)描述了 DCDC升壓電源模塊的構(gòu)成，工作原理；并重點(diǎn)分析了 Boost主拓?fù)潆娐吩O(shè)計(jì)與控制電路中的各參數(shù)設(shè)置，并詳細(xì)介紹了其中用到的主要元器件，如 UC3842，主要有引腳功能、適用范圍，基本工作原理等。 5. 進(jìn)行焊接調(diào)試。 1. 對(duì) DCDC 升壓電源模塊的工作原理和系統(tǒng)性能進(jìn)行了較為深入的研究。采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù)，在原理上既可以高頻化，又可以降低噪聲。 ：開關(guān)電源比線性電源使用的元器件多數(shù)十倍，因此降低了可靠性。 并且， DCDC開關(guān)電源也將朝著高可靠、高穩(wěn)定、低噪聲、抗干擾和實(shí)現(xiàn)模塊化方向發(fā)展： ：對(duì)通信電源等大功率系統(tǒng)，采用集成的開關(guān)控制器和新型的高速功率開關(guān)器件，改善二次整流管的損耗、變壓器電容器小型化，達(dá)到最佳的效率。 隨著技術(shù)的進(jìn)步，開關(guān)電源將沿著以下幾個(gè)方面發(fā)展： （ 1）小型化、輕量化和高頻化。日本 Nemic Iambda 公司最新推出的采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻 RM 系列開關(guān)電源模塊，采 用同步整流器，使整個(gè) DCDC 開關(guān)電源電路的效率提高到 90%[3]。許多新的領(lǐng)域和新的要求又對(duì)開關(guān)電源提出了更新更高的挑戰(zhàn)。它的特點(diǎn)是采用 20KHZ 脈寬調(diào)制（ PWM）技術(shù)，效率可達(dá)65%70%。隨著新型功率器件和 脈寬調(diào)制（ PWM）電 路的出現(xiàn)和各種零電壓、零電流變換拓?fù)潆?路的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了小體積、高效率、高可靠的混合集成 DCDC 開關(guān)電源 [2]。出現(xiàn)了晶體管自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源，工作頻率在 20KHZ 以下，工作效率 60%左右。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。 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。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。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。從上世紀(jì) 90 年代以來(lái)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。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。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)。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(lái)自電源。 current control。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%。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(guó)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)。 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) )。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。 Converter efficiency 70%. Keywords: Stepup DC/DC converter。 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 ............................