開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)報(bào)告國(guó)賽一等獎(jiǎng)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽(編輯修改稿)
2025-06-18 17:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 關(guān)毛刺的可預(yù)測(cè)性（集中在開(kāi)關(guān) 瞬間，持續(xù)時(shí)間 不 超過(guò) 2μ S），在開(kāi)關(guān)管動(dòng)作后 2μ S 再采樣， 避免采到毛刺，提高了反饋信號(hào)的 準(zhǔn)確度和 穩(wěn)定度。 2． 采用多種措施降低系統(tǒng)的電磁干擾（ EMI），如： 開(kāi)關(guān)頻率較低， 降低 了EMI；單片機(jī)內(nèi)部 的時(shí)鐘源－ 壓控震蕩器（ DCO）采用了‘抖頻’技術(shù)， 使 EMI能量分散在各個(gè)頻率點(diǎn)上，降低了 EMI 的 峰值；產(chǎn)生 PWM 信號(hào)時(shí)也使用了‘抖 5 頻’技術(shù)，即實(shí)現(xiàn)了用較少 位數(shù)的 PWM 產(chǎn)生較多的控制階數(shù)，又 減少了 EMI。 3． 具有多重保護(hù)措施，保證了系統(tǒng)的高可靠性。 3 軟件設(shè)計(jì) （ 主要流程圖如圖 31 所示 ） 程序說(shuō)明 :本程序主要通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定輸出 電壓值 ,利用 PI 算法控制 PWM 的占空比 ，實(shí)現(xiàn) 電壓 穩(wěn)定 輸出 .并且為了減少干擾 ,軟件采用同步采樣的方法 ,即在 PWM上升沿后 2 微秒 ,再去采樣 ,這樣就可以避免采樣 到毛刺 ,進(jìn)行 錯(cuò)誤的判斷 ,導(dǎo)致輸出 電壓不穩(wěn) ,再 根據(jù)一些其它的 反饋 采樣值 進(jìn)行調(diào)整 ,保證系統(tǒng)可以安全可靠穩(wěn)定的工作 。 4 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析 測(cè)試使用的儀器 （ 如表 所示 ） 表 測(cè)試使用的儀器設(shè)備 序 號(hào) 名稱(chēng)、型號(hào)、規(guī)格 數(shù)量 備注 1 FLUKE 15B 萬(wàn)用表 4 美國(guó)福祿克公司 2 TDGC2 接觸調(diào)壓 器 （ ） 1 上海松特電器 有限公司 3 KENWOOD CS4125 示波器 1 帶寬 20MHz （ 連接如圖 41 所示 ） U O R LU1 = 220 VAC隔離變壓器DC DC變換器I O整流濾波 U INI I NA AV V電流表 1電壓表 1接觸調(diào)壓器電流表 2電壓表 2 開(kāi)始預(yù)制開(kāi)機(jī)電壓 30 V打開(kāi)通過(guò)鍵盤(pán)得到要輸出電壓值 , 然后控制 PWM輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓PWM 上升沿觸發(fā)中斷 , 在中斷里打開(kāi) AD轉(zhuǎn)換 , 并使能 AD 中斷中斷里讀取 AD 采樣值 , 并判斷是否要屏蔽中斷去處理數(shù)據(jù)采樣 , 等待中斷是控制讀取 AD 采樣值 , 構(gòu)成反饋 , 控制輸出量穩(wěn)定是否圖 31 主要流程圖 圖 41 測(cè)試連接圖 6 電壓調(diào)整率 SU測(cè)試 （ 測(cè)試條件： IO=2A， UO=36V） U2=15V 時(shí)， UO1=； U2=21V 時(shí)， UO2=。 電壓調(diào)整率 SU=（ UO2UO1） /UO1=%。 負(fù)載調(diào)整率 SI測(cè)試 （ 測(cè)試條件： U2=18V， UO=36V） IO=0A 時(shí)， UO3=； IO=2A 時(shí)， UO4=。 負(fù)載調(diào)整率 SI=（ UO3UO4） /UO3=%。 DCDC 轉(zhuǎn)換器效率 η 測(cè)試 （ 測(cè)試條件： IO=2A， UO=36V， U2=18V） UIN=， IIN=； UO=， IO=。 DCDC 轉(zhuǎn)換器效率η =UOIO/UINIIN=%。 測(cè)試結(jié)果分析 測(cè) 試數(shù)據(jù) 與設(shè)計(jì)指標(biāo)的比較 （如表 所示） 表 測(cè)試數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)指標(biāo)的比較 測(cè)試項(xiàng)目 基本要求 發(fā)揮要求 電路測(cè)試結(jié)果 輸出電壓可調(diào)范圍 30V36V 實(shí)現(xiàn) 最大輸出電流 2A 實(shí)現(xiàn) 電壓調(diào)整率 ≤ 2％ ≤ % % 負(fù)載調(diào)整率 ≤ 5％ ≤ % % 輸出噪聲電壓峰峰值 ≤ 1VPP VPP DCDC 變換器效率 ≥ 70% ≥ 85% % 過(guò)流保護(hù) 動(dòng)作電流 177。 故障排除后自動(dòng)恢復(fù) 動(dòng)作電流 ， 可以自動(dòng)恢復(fù)。 輸出電壓設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整 步進(jìn) 1V，測(cè)量和 顯示電壓 電流 實(shí)現(xiàn)， 步進(jìn)可達(dá) 。 其他 完整可靠的保護(hù)電路 產(chǎn)生偏差的原因 1） 對(duì)效率等進(jìn)行理論分析和計(jì)算時(shí)，采用的是器件參數(shù)的典型值，但實(shí)際器件的參數(shù)具有明顯的離散性，電路性能很可能因此無(wú)法達(dá)到理論分析值。 2） 電路的制作工藝并非理想的，會(huì)增加電路中的損耗。 改進(jìn)方法 1） 使用性能更好 的器件，如換用導(dǎo)通電阻更 小的電力 MOS 管 ， 采 用低阻電容 。 2） 使用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，進(jìn)一步減小 電力 MOS 管 的開(kāi)關(guān)損耗； 3） 采用同步式 開(kāi)關(guān)電源 的方案，用 電力 MOS 管 代替 肖特基 二極管以減小損耗； 4） 優(yōu)化軟件控制算法，進(jìn)一步減小 電壓調(diào)整率 和負(fù)載調(diào)整率。 5 結(jié)論 本電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能齊全，性能優(yōu)良，除個(gè)別指標(biāo)外均達(dá)到并超過(guò)了題目要求。保護(hù)電路完善，使用更安全。使用同步采樣技術(shù)和多種抗 EMI 技術(shù)使得本電路更加環(huán)保。 由于時(shí)間緊張，任務(wù) 較為 繁重，本電路尚有不足之處，如輸出紋波偏大等。這些都是以后我們努力和改進(jìn)的方向。 7 附錄 1 電路 原理圖 GND4700uFC24V12Power INGND UinDptotectP6A10Fuse110K RzhishiLEDzhishiNLEDzhishiPUinNTC 5D7Llp1000uFCout1Q1IRF1405D1D Schottky康銅絲Rtest1GND Uin2Uin2GNDUo+2PWMTESTPWMPWMIN+12VGND Clogic2GND+12VVCC1COM4VB8HO7VS6LO5IN2S
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