基于單片機(jī)的降壓型dc-dc變換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)_綜合設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)
2025-08-14 16:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 13 結(jié) 論 15 參考文獻(xiàn) 16 吉林化工學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院 專業(yè)綜合 設(shè)計(jì)說明書 1 第 1 章 專業(yè)綜合設(shè)計(jì)的目的 專業(yè)綜合設(shè)計(jì)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要實(shí)踐教 學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生進(jìn)行的一次綜合性專業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過專業(yè)綜合設(shè)計(jì)使學(xué)生獲得以下幾方面能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）奠定基礎(chǔ)。 1．進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)一門或幾門相關(guān)專業(yè)課（或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課）理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文獻(xiàn)查閱、報(bào)告撰寫等基本技能； 2．培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問題的能力； 3．培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新意識(shí)、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。 基于單片機(jī)的降壓型 DCDC變換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 2 第 2 章 總體電路說明 課題背景和意義 DCDC 直流變 換作為開關(guān)電源的一個(gè)重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、計(jì)算機(jī)、航天衛(wèi)星、軍事科研等領(lǐng)域中，用于對電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換、加工和調(diào)節(jié)。因此，近年來 DCDC 變換器的研究倍受關(guān)注。隨著軟開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，新穎的控制方法不斷采用， DCDC 變換器也不斷的朝著高效率、高可靠性的模塊化開關(guān)電源方向發(fā)展。 傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中的 DCDC 變換是通過粗調(diào)波段開關(guān)及細(xì)調(diào)電位器來調(diào)節(jié)的，這種變換穩(wěn)壓精度不高、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易校準(zhǔn)，而采用單片機(jī)的數(shù)字式控制能使 DCDC 變換較好地解決了以上問題。 DCDC 變換器的定義及 分類 直流斬波電路（ DC Chopper）的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，也成為 DCDC 變換器。 DCDC 變換器的種類較多，包括 6 種基本的斬波電路：降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、 Cuk 斬波電路、 Sepic 斬波電路和 Zeta 斬波電路，其中前兩種是最基本的電路 [1]。 DCDC 變換器的基本工作原理 降壓斬波電路和升壓斬波電路的應(yīng)用最為廣泛，理解了這兩種電路對理解其它類型的斬波電路有很大的幫助，下面分別對這兩種斬波電路的工作原理進(jìn)行介紹。 升壓斬波電路 降 壓斬波電路（ Boost Chopper）如圖 21 所示。該電路中 L 是儲(chǔ)能電感； V 是全控型器件； VD是二極管； C 是儲(chǔ)能電容。 圖 21升壓斬波電路 1．工作原理： 假設(shè) L和 C 值很大。 V 處于通態(tài)時(shí)，電源 E向電感 L充電，電流恒定 I1，電容 C 向負(fù)載 R供電，輸出電壓 Uo 恒定。 V處于斷態(tài)時(shí)，電源 E 和電感 L 同時(shí)向電容 C 充 電， 并向負(fù)載提供能量。升壓斬波電路的工作波形如圖 22 所示。 吉林化工學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院 專業(yè)綜合 設(shè)計(jì)說明書 3 圖 22 升壓斬波電路工作波形 2．?dāng)?shù)量關(guān)系： （ 1） 設(shè) V 通態(tài)的時(shí)間為 ton，此階段 L 上積蓄的能量為 1onEIt ； （ 2） 設(shè) V 斷態(tài)的時(shí)間為 toff，則此期間電感 L 釋放能量為 ? ? 1U E Ito off ； （ 3） 穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T 中 L 積蓄能量與釋放能量相等 。即 offoon tIEUtIE 11 )(= （ 21） 化簡得： EtTEt ttU o f fo f f o f fono =+= （ 22） offT/t 1? ，輸出電壓高于電源電壓，故為升壓斬波電路 ， T/toff 為 升壓比；升壓比的倒數(shù)記作β，即 /offtT?? （ 23） β 和 α的關(guān)系： 1???? （ 24） 因此，上式可表示為 EαEβU 1 1=1=o （ 25） 電壓升高的原因：電感 L 儲(chǔ)能 起到使 電壓泵升的作用 ， 電容 C 可將輸出電壓保持住 如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負(fù)載 R 消耗，即 基于單片機(jī)的降壓型 DCDC變換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 4 oo1 = IUEI 。 （ 26） 其中 I1 是假設(shè)的電源電流平均值。 與降壓斬波電路一樣，升壓斬波電路可看作直流變壓器。 輸出電流的平均值 Io 為： RERUI ?1?? oo （ 27） 降壓斬波電路 降壓斬波電路（ Buck Chopper）的電路結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。該電路中 V 是全控型器件； VD 是續(xù)流二極管； L 是儲(chǔ)能電感； EM 是負(fù)載出現(xiàn)的反電動(dòng)勢。典型的用途之一是拖 動(dòng)直流電機(jī)，也可帶蓄電池負(fù)載。 圖 23 降壓斬波電路 圖 24 降壓斬波電路工作波形圖 1． 工作 作原理 （ 1） t=0 時(shí)刻驅(qū)動(dòng) V 導(dǎo)通，電源 E 向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 oUE? ，負(fù)載電流 io 按指數(shù)曲線上升。 （ 2） t=t1 時(shí)控制 V 關(guān)斷，二極管 VD 續(xù)流，負(fù)載電壓 Uo 近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。 通常串接較大電感 L 使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小。降壓斬波電路 波形圖如圖 24 所示。 吉林化工學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院 專業(yè)綜合 設(shè)計(jì)說明書 5 2． 數(shù)量關(guān)系 （ 1） 電流連續(xù) 時(shí) 負(fù)載電壓平均值 設(shè)連續(xù)電流為 Io，根據(jù)能量守恒定律，一個(gè)周期輸出能量為 on ot IE ，負(fù)載和蓄電池吸收能量為()on of o ot t f I U? ，得： EαETtEtt tU ==+= ono f fon ono
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