【正文】 當(dāng)然，由于水平和經(jīng)驗的限制本次設(shè)計有不足之處還應(yīng)在以后的學(xué)習(xí)研究中不斷的進(jìn)取。（3）正確掌握實驗儀器的使用，對系統(tǒng)的調(diào)試是非常有幫助的。通過本次系統(tǒng)的設(shè)計，我學(xué)到了很多以前沒有接觸過的知識和方法，深刻體會到以下幾點：（1）一定要要把基礎(chǔ)理論知識弄清楚，因為很多復(fù)雜的電路，其本質(zhì)都是由基本的電路構(gòu)成。本系統(tǒng)采用峰值電流控制型脈寬調(diào)制芯片UC3842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)。表53 系統(tǒng)輸出36V時的轉(zhuǎn)換效率測試 (v) (A) (v)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換效率300%250%200%150%100%50%根據(jù)以上測試結(jié)果可知本系統(tǒng)可以基本實現(xiàn)下達(dá)的技術(shù)指標(biāo)，最終系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的測試結(jié)果如下表54所示。表51 輸出電壓測試(v)151617181920(v)32．032．0當(dāng)R1取33K，R2取2K時，隨著輸入電壓在1520V之間內(nèi)的變化，輸出電壓穩(wěn)定在45V左右，所以只要改變R1，R2的取值根據(jù)公式可以改變輸出電壓值。 在所有測試進(jìn)行之前，首先應(yīng)該對芯片內(nèi)正向輸入端基準(zhǔn)電壓進(jìn)行測試，因為此基準(zhǔn)電壓的輸出正確與否直接影響最后輸出的電壓值，而沒有準(zhǔn)確合理的輸出電壓根本不可能對系統(tǒng)進(jìn)行其他性能指標(biāo)的測試。下面就測試結(jié)果的誤差做一個簡要分析：（1）系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換器的精度以及元器件如電阻，電容，電感的精度對于系統(tǒng)也有一定的影響，因此該系統(tǒng)中，可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)的性能。（3）R、C濾波電路[15]由于儲能電感的作用，在開關(guān)管開啟和關(guān)閉時會形成大的尖峰電流，在檢測電阻上產(chǎn)生一個尖峰脈沖，為防止造成UC3842的誤動作，在取樣點到UC3842的腳3間加入R、C濾波電路，R、C時間常數(shù)約等于電流尖峰的持續(xù)時間。為使環(huán)路得到最佳補(bǔ)償，可測試環(huán)路的穩(wěn)定度，測量脈動時輸出端電壓的瞬態(tài)響應(yīng)來加以判斷。根據(jù)UC3842的關(guān)閉特性，可以很容易在電路中設(shè)置過壓保護(hù)電路。 脈寬調(diào)制電路調(diào)試由UC3842組成的脈寬調(diào)制電路的穩(wěn)定性決定著系統(tǒng)能否正常輸出電壓。二極管峰值電流，本電路可選用6A/50V以上的快恢復(fù)二極管，若采用正向壓降的肖特基二極管，整個電路的效率將得到提高。然而，當(dāng)自感系數(shù)增加時，需要更多圈的金屬絲，因此銅耗會增加。一旦電感值選定，電感的類型也必須被選定。電感的設(shè)計包括磁性材料、尺寸、型號選擇及繞組匝數(shù)計算、線徑選用等。在輸出電壓30V，電流2A時，認(rèn)為Δt與3842振蕩器的死區(qū)時間相等，即Δt=td=300CT時，此時PSW=，%。開關(guān)頻率對MOS管的損耗有很大影響，頻率越高，損耗越大，MOS管發(fā)熱也就越嚴(yán)重，為此本系統(tǒng)選擇了30KHz為開關(guān)頻率，以降低開關(guān)損耗也就提高了系統(tǒng)效率。 硬件電路的調(diào)試 Boost電路調(diào)試這部分主要包括輸入輸出電容、電感、續(xù)流二極管和MOS管這四個元器件。 系統(tǒng)組裝系統(tǒng)組裝過程中，首先就是元器件的焊接，元器件的焊接按從低到高，從小到大的原則。鉆孔完后，用細(xì)砂紙把覆在線路板上的墨粉打磨掉，用清水把線路板清洗干凈。接下來，將壓制好的銅板放入FeCl3溶液中進(jìn)行腐蝕，為了加快腐蝕的速度，我們可以適當(dāng)提高FeCl3的濃度以及提升溶液的溫度，并來回的搖動容器，腐蝕的時間過長或過短都會造成腐蝕的效果不好，等線路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時，將線路板從腐蝕液中取出清洗干凈，這樣一塊線路板就腐蝕好了。將打印好的電路板裁剪成合適大小，把印有電路板的一面貼在覆銅板上，對齊好后把覆銅板放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)，放入時一定要保證轉(zhuǎn)印紙沒有錯位。覆銅板，也就是兩面都覆有銅膜的線路板，將覆銅板裁成電路板的大小，不要過大，以節(jié)約材料。將繪制好的電路板用轉(zhuǎn)印紙打印出來，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。87654321圖42 UC3842管腳圖表41 UC3842管腳功能介紹管腳功能說 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，通常一個電阻分壓器連至開關(guān)電源輸出3電流取樣一個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通過將電阻連接至以及電容連接至地，使振蕩器頻率和最大輸出占空比可調(diào)，工作頻率可達(dá)500KHZ5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)動功率MOSFET的柵極，高達(dá)1A的峰值電流經(jīng)此管腳拉和灌7該管腳是集成電路的正電源8該管腳為參考輸出，它通過電阻向電容提供充電電流UC3842是專為低壓應(yīng)用設(shè)計的，（通）(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)動外部功率開關(guān)管，所以是驅(qū)動功率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，實時性好，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。 （10）開關(guān)管耐壓 （11）二極管反向耐壓 = （12） 控制芯片及外圍電路采用UC3842 作為主回路的控制芯片。 時，開關(guān)管S截止，二極管D處于導(dǎo)通狀態(tài)，儲存在電感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，時，電感L兩端的電壓為+，電流的減少部分滿足(2)。Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升壓電路基本波形如圖41所示。4 硬件設(shè)計本系統(tǒng)主要以Boost為主拓?fù)潆娐?、?qū)動以UC3842為脈寬調(diào)制芯片為主，它們共同構(gòu)建起了整個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)是一個有條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，只有對控制電路進(jìn)行精心設(shè)計和計算，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，只對輸出電壓采樣并作為反饋信號實現(xiàn)閉環(huán)控制，以穩(wěn)定輸出電壓。圖32 系統(tǒng)Boost拓?fù)潆娐穲D 脈沖調(diào)制驅(qū)動部分脈寬調(diào)制指固定時鐘頻率，通過調(diào)節(jié)開關(guān)管控制信號的占空比D實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整。變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是根據(jù)系統(tǒng)造價、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)動電路、反饋閉環(huán)電路。在極端情況下，DC/DC電源轉(zhuǎn)換器會進(jìn)入非正常狀態(tài)，嚴(yán)重時系統(tǒng)將完全停止工作，即使能正常工作也會嚴(yán)重?fù)p失系統(tǒng)效率。目前，設(shè)計優(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癥下藥，可大大縮短調(diào)試時間。2）對整個系統(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、儲能電感、續(xù)流二極管以及濾波電容；開關(guān)管驅(qū)動部分：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；并重點分析了Boost主拓?fù)潆娐吩O(shè)計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、抗干擾和實現(xiàn)模塊化方向發(fā)展：：對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)域和新的要求又對開關(guān)電源提出了更新更高的挑戰(zhàn)。它的特點是采用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)潆娐返膹V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,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,并能夠?qū)W以致用,同時擁有分析、解決問題和動手的能力,以及一定的基于模擬電子技術(shù)的研究設(shè)計能力。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年代以來開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子