【正文】 青島 理 工 大學畢業(yè)設計 (論文〉 26 青島 理 工 大學畢業(yè)設計 (論文〉 27 參考文獻 [1]王兆安 、 劉進軍《電力 電 子 技術》第 5 版北 京 :機 械 工 業(yè) 出版社 ， 2021 [2]王水 平 、 付敏江《開關穩(wěn)壓電源原理設計與使用原理》西 安 : 西安 電 子 科技 大學出版 社 ， 1997 [3]童詩 白 、 華成英《模擬 電 子 技術基礎》北 京 : 高等教育出版 社 ， 1998 [4]SanjayaManik兇 a 精通開關電源設計》北 京 :人 民郵電出版 社 ， 2021 [5] H. ， and E. Estrade. A Voltage sag study in an industry with adjustable speed 由 ives[J]. IEEE Indus的 r Application Magzine， 1996， 20(5): 1619. [6] Zyl， ， ， et al. Voltage sag ridethrough for adjustablespeed drives with active rectifiers[J].IEEE Transactions on Industrial Application， 1998， 34(6): 1270同 1277. [7] Carrasco J M， Franquelo L G， Bialasiewicz J T， et al. Powerelectronics systems for the grid integration of renewable energy sources: a survey[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2021， 53(4): 1002 1016. [8]蒙博宇 ((STM32 自 學 筆記》北 京 : 北京航空航天大學出版 社 ， 2021 [9]閻石《數字 電 子 技術》第 4 版北 京 : 高等教育出版 社 ， 1998 [10]劉勝利《現代高頻開關實用技術》北 京 : 電 子 工 業(yè) 出版社 ， 2021 [11]郭鎖利《 基 于 Multisim 9 的電子系統(tǒng)設 計 、 仿真與綜合應用》北 京 :人 民 郵 電出版 社 ， 2021 [12]胡壽松 《 自 動 控制原理》第 5 版北 京 :科學出版 社 ， 2021 [13]胡漢才《單片 機 原理及其 接 口 技術》第 3 版北 京 :清華大學出版社 ， 2021 [14]潘新 民 、 王燕芳《微型計算機控制系統(tǒng)》北 京 : 電 子 工 業(yè) 出版 社 ， 2021 青島 理 工 大學畢業(yè)設討 (論 文 〉 28 。 最 后 ， 通過此次設計讓我在面對難題時有了 勇 于 面 對迎難而上的勇 氣 ， 很多 事想做成功是不容易的 ， 中間難免會經歷很多挫 折 ， 在本次設計過程中遇到過很 多困 難 ，但 是 憑著一種敢于嘗試 永 不放棄的精神，最終還是成功的完成了此次的 設計。 由 于 開關電源產生的電磁干擾會影響到電源的正 常 工 作以及 系統(tǒng)的穩(wěn)定 性 ， 所以一個好的 PCB排版是必不可少的。 本設計旨在設計一個高效便攜的 DCDC升壓電源模塊，通過本次設 計 ， 首 先讓我對國內外開關電源的發(fā)展有了一定了解，如今開關電源在各個領域內被廣 泛應 用 ， 同時隨著磁元件和功率開關管的高頻 化 ， 以及軟開關技術的發(fā) 展 ， DCDC 電源模塊正朝著高功率密度，小型 化 ， 輕質量發(fā)展。在對軟件的調試過程 中 ， 不 斷的對參數進行更 改 ， 讓我對 PID 的調節(jié)原理理解的更加透徹。 4. 2. 3 負載調整率測試結果 表 負載調 整 率 測試 輸出電流 C A) 輸出電壓 C V) 負載調整 率 : ) /*100%=%。 表 電 壓 調 整 率 測試 輸入電壓 (v) 輸出電壓 (V) 電壓調整率 為 : ()/*100%=%。實測電壓與預置電壓比較 如 下 表所示。過壓過流檢測與處 理 ， 當 AD 檢測到電壓值或電流 值超過設定值時，程序輸出 PWM 的占空比置 零 ， 這時 MOS 管關 斷 ， 同時將一 個管腳 至 于 高 電平，紅燈或黃 燈 亮 同時蜂鳴器報警。如沒有檢測 到有按鍵按 下 ， 則執(zhí)行程序初始的默認設定值為 30V。最后詳細講述了開關穩(wěn)壓電源 PCB 排版注意要點以及對本設計的 pcb 布局的分析。 青島 理 工 大學畢業(yè)設計 (論文〉 20 Z 圖 主 回 路 PCB 雙層板及 3D 視圖 青島 理 工 大學畢業(yè)設計 (論文〉 21 圖 輔助供電電源 PCB 及 3D 視圖 電源 PCB 排板要點之 四 : 功率器件所組成的電流環(huán)路面積要盡可能的小，信號 地與電源地要單點連接。控制回路主要包 括有 PWM 控制芯片 IR210 旁路電容 器 、 反饋分壓電 阻 、 自舉電 阻 、 反饋補 償電路。 (紗焊盤寄生串聯電感 、\lCC VCC 旁 路 旁路 電窯 電 容 (A) 非常差 (副 主 是 ZJf 叮 氣 五 「 ! 一 I (c)一 般 (0) 好 (b)旁路電容放置優(yōu)劣分析 國 焊盤及旁路電容的放置及分析 電源 PCB 排板要點之 三 : 不同的焊盤形狀會產 生 不 同的串聯電感 值 ， 旁路電容 的放置亦應該考慮到它的串聯電感 值 ， 旁路電容須是低阻抗和低 ESL 的瓷片電 容 ， 旁路電容的放置應緊挨著電源放置。與電感并聯的寄生電容量應 大 ， 這樣電感的高頻特性更好。\容人39。 236。 最 小 容 量的瓷片 電容應最靠近負載。 ESU魯大 (功 差 的布線方式 (b)好的布線 方 式 圖 兩種電容布線方式對比 電源 PCB 排 板 要點之 一 : 旁路瓷片電容的電容量不易太大，而它的寄生 串聯電 感量應該盡量 減 小 。 本設 計 PCB 電容布線采用 圖 (b)的布線方 式 ， 圖 PCB 上 輸 入 電 源 (Vm )至負 載 ( RL) 的 不 同走線方式。通常電容都存在寄生電和等效電 阻這 兩 個 寄生參數。 t(l。 0 8 ， 39。 京 llu Gropl:O fAl )， ( 王 E 皿 u (1 .39。.0 (b)輸出電壓波形圖 青島 理 工 大學畢業(yè)設計 (論文〉 17 ? 元 ::。| GL υ .199H . 白 白 ul) 2)0 ， 一一 ， Q 2 0. 06 1 0 39。 139。 由 0.39。 L3 35uH 15V R9 IK 青島 理 工 大學畢業(yè)設計 (論文〉 16 lA 22uH 嚴JT 5V RIO RII 圖 供電模 塊 電 路 3. 6 設 計 電路 sa be r 仿真圖形 在 saber 軟件下對電路進行仿 真 ， 圖 (a)為仿真電路 圖 ， 圖 (b)是當電壓 為36V 電流 是的電壓波 形 ， 圖 (c ) 是電流值為 時的波 形 ， 可以看出電壓電 流值比較穩(wěn) 定 ， 紋波 較 小 。 5V 電壓給單片機和 INA282以及運放 opa2333供電。 LSl ! 綠 3. 5 供電模塊設計 國 壓 過流報警電路 川 廠 + C們 4M DunuHK 選用兩片高效降壓芯片 tps5430， tps5430降壓芯片的效率能達 到 95%以 上 ， 極大的降低輔助供電模塊的功 耗 。 過壓過流報警電路 當電路正 常 工 作 時 ， 綠 燈 亮 。通過采集康銅絲兩端的電 壓 ， 由 于 此 時電壓過 小 ， 需要經過由 的 A282放大后供給單片機。 opa2333 II39。 一般來 講 ， 輸入阻抗能夠達到幾兆歐 姆 ， 輸出阻抗 低 ， 通常只有兒歐 姆 ， 甚 至更低從而起到緩沖和隔離的作用。隨器接入單片機。 D3 圖 MOS 管驅動電路 電壓電流采樣電路 電壓采樣通過兩個電阻值分別為 124k 和 lOk的電阻分 壓 ， 然后經由喧 223。 由 于 MOS管的導通需要漏極與 源極之間有穩(wěn)定電壓 差 ， 故在此處通過自舉電路即可滿足。本設計采用同步整流技 術 ， 用低功 耗的功率 MOSFET 代替肖特基二極 管 ， 驅動芯片應用 IR2104 替代以前用的 IR2101，因 IR2104能夠輸出兩路互補 pwm， 同時其中一路具有自 舉 升 壓電路。o () ⑤采樣電阻值得選 取 :單片機采樣電壓最大為 ， 電路輸出電壓為 36V， 則 青島 理 工 大學畢業(yè)設計 (論文〉 14 36 可取比例系數為 一 =， 為降低在采樣電阻芯片上的功 耗 ， 電阻值應適當取 大 ， 同時根據常用的電阻芯片 值 ， 選取 電阻值為 124k， 10ko MOS管驅動電路 將采集的電壓與單片機預置電壓值比較，差值經過 PID 算法來改變占空比。 ③采樣電阻的選 取 :選擇具有較低的電阻溫度系 數 ， 較寬的使用溫度范圍以及具 有良好的焊接性能的康銅 絲 ， 康銅絲阻值的選 擇 :單 片 機 采樣電壓值的取值范圍 在 0 ， INA282 芯片會將采樣值放大 50 倍 ， 流過的最大電流為 ，通過 如 下 計算可 得 : R= 一一一 = 。 一盧U d 『 [嗣 uωF、hd 1M () D=l旦 Uo () 帶入式 () 即可 得 : ( ) 取 r=， U， =36V， Uj =21V ， 仨 30k， 計算可得 L=291uh ，電路中實際取 L=500uh. ② MOS 管的選 擇 :常 用的 MOS 管一般為 IRF540/640， 本設計方案中選擇的 MOS 管為 TI 公司的 NCE8580 功率 MOSFET ， 通用 IRF540 的 Vos=lOOV ， Ros(o 問 =77rnQ ， o=23A。飛n ( ) 所以 在 boost 電路中 FU 一 t飛U e:i rv39。在計 算 二 極管在整個開關周期內 的 平 均電流肘 ， 就要用 h 電感的電流與電壓的關 系 U= L d236。因 此 ， 二極管 的 平 均電流必須和負載電流 相 等 。 電流 的 正 增 量 MON 和電流的負增 量 MOFF 必須 相 等 ， 因此在一個開關周期結束時濾波電感中的電流值應精 確 等 于 開關周期開始時的 電流 值 ， 否則，系統(tǒng)不 能 工 作在穩(wěn)定狀態(tài)。39。 JI 主回路主要器件參數計算 : ①電感值的計算 : 圖 主回路電 路 國 開關 管 導 通時，電感中的電流在電 壓 1名 N=L AION/toN 作 用 下 斜坡上升， 在開關 管 導 通時間 內 ， 電流正增量 為 : MON =億 W xtON / L 。39。之后簡單介紹了帶隔離的直流直流變換電路與直流直流電路進行對比 : 最后本章介紹了此設計采用的一個重要的技術同步整流技術，詳細說明了采用功 率 MOS四 T 替代輸出整 流二極管得以使效率大大 提 高 的原因。Y飛 lO + 寸 173。221。T L e 』 205。 青島 理 工 大學畢業(yè)設計 (論文〉 11 而采用圖 所 示的同步整流技 術 ，以低 電 壓功率 MOSFET 代 替輸出整流 二極管， 由 于 功率 MOS 管的通態(tài)電阻值極小僅