【正文】 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文〉 26 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文〉 27 參考文獻(xiàn) [1]王兆安 、 劉進(jìn)軍《電力 電 子 技術(shù)》第 5 版北 京 :機(jī) 械 工 業(yè) 出版社 ， 2021 [2]王水 平 、 付敏江《開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源原理設(shè)計(jì)與使用原理》西 安 : 西安 電 子 科技 大學(xué)出版 社 ， 1997 [3]童詩(shī) 白 、 華成英《模擬 電 子 技術(shù)基礎(chǔ)》北 京 : 高等教育出版 社 ， 1998 [4]SanjayaManik兇 a 精通開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)》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(xué) 筆記》北 京 : 北京航空航天大學(xué)出版 社 ， 2021 [9]閻石《數(shù)字 電 子 技術(shù)》第 4 版北 京 : 高等教育出版 社 ， 1998 [10]劉勝利《現(xiàn)代高頻開(kāi)關(guān)實(shí)用技術(shù)》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(shè) 計(jì) 、 仿真與綜合應(yīng)用》北 京 :人 民 郵 電出版 社 ， 2021 [12]胡壽松 《 自 動(dòng) 控制原理》第 5 版北 京 :科學(xué)出版 社 ， 2021 [13]胡漢才《單片 機(jī) 原理及其 接 口 技術(shù)》第 3 版北 京 :清華大學(xué)出版社 ， 2021 [14]潘新 民 、 王燕芳《微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》北 京 : 電 子 工 業(yè) 出版 社 ， 2021 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)討 (論 文 〉 28 。 最 后 ， 通過(guò)此次設(shè)計(jì)讓我在面對(duì)難題時(shí)有了 勇 于 面 對(duì)迎難而上的勇 氣 ， 很多 事想做成功是不容易的 ， 中間難免會(huì)經(jīng)歷很多挫 折 ， 在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到過(guò)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(shè)計(jì)。 由 于 開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)影響到電源的正 常 工 作以及 系統(tǒng)的穩(wěn)定 性 ， 所以一個(gè)好的 PCB排版是必不可少的。 本設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)一個(gè)高效便攜的 DCDC升壓電源模塊，通過(guò)本次設(shè) 計(jì) ， 首 先讓我對(duì)國(guó)內(nèi)外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展有了一定了解，如今開(kāi)關(guān)電源在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)被廣 泛應(yīng) 用 ， 同時(shí)隨著磁元件和功率開(kāi)關(guān)管的高頻 化 ， 以及軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的發(fā) 展 ， DCDC 電源模塊正朝著高功率密度，小型 化 ， 輕質(zhì)量發(fā)展。在對(duì)軟件的調(diào)試過(guò)程 中 ， 不 斷的對(duì)參數(shù)進(jìn)行更 改 ， 讓我對(duì) PID 的調(diào)節(jié)原理理解的更加透徹。 4. 2. 3 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試結(jié)果 表 負(fù)載調(diào) 整 率 測(cè)試 輸出電流 C A) 輸出電壓 C V) 負(fù)載調(diào)整 率 : ) /*100%=%。 表 電 壓 調(diào) 整 率 測(cè)試 輸入電壓 (v) 輸出電壓 (V) 電壓調(diào)整率 為 : ()/*100%=%。實(shí)測(cè)電壓與預(yù)置電壓比較 如 下 表所示。過(guò)壓過(guò)流檢測(cè)與處 理 ， 當(dāng) AD 檢測(cè)到電壓值或電流 值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，程序輸出 PWM 的占空比置 零 ， 這時(shí) MOS 管關(guān) 斷 ， 同時(shí)將一 個(gè)管腳 至 于 高 電平，紅燈或黃 燈 亮 同時(shí)蜂鳴器報(bào)警。如沒(méi)有檢測(cè) 到有按鍵按 下 ， 則執(zhí)行程序初始的默認(rèn)設(shè)定值為 30V。最后詳細(xì)講述了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 PCB 排版注意要點(diǎn)以及對(duì)本設(shè)計(jì)的 pcb 布局的分析。 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文〉 20 Z 圖 主 回 路 PCB 雙層板及 3D 視圖 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文〉 21 圖 輔助供電電源 PCB 及 3D 視圖 電源 PCB 排板要點(diǎn)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(hào) 地與電源地要單點(diǎn)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(bǔ) 償電路。 (紗焊盤寄生串聯(lián)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(guó) 焊盤及旁路電容的放置及分析 電源 PCB 排板要點(diǎn)之 三 : 不同的焊盤形狀會(huì)產(chǎn) 生 不 同的串聯(lián)電感 值 ， 旁路電容 的放置亦應(yīng)該考慮到它的串聯(lián)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(yīng)緊挨著電源放置。與電感并聯(lián)的寄生電容量應(yīng) 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(yīng)最靠近負(fù)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(duì)比 電源 PCB 排 板 要點(diǎn)之 一 : 旁路瓷片電容的電容量不易太大，而它的寄生 串聯(lián)電 感量應(yīng)該盡量 減 小 。 本設(shè) 計(jì) PCB 電容布線采用 圖 (b)的布線方 式 ， 圖 PCB 上 輸 入 電 源 (Vm )至負(fù) 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(gè) 寄生參數(shù)。 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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文〉 16 lA 22uH 嚴(yán)JT 5V RIO RII 圖 供電模 塊 電 路 3. 6 設(shè) 計(jì) 電路 sa be r 仿真圖形 在 saber 軟件下對(duì)電路進(jìn)行仿 真 ， 圖 (a)為仿真電路 圖 ， 圖 (b)是當(dāng)電壓 為36V 電流 是的電壓波 形 ， 圖 (c ) 是電流值為 時(shí)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(jī)和 INA282以及運(yùn)放 opa2333供電。 LSl ! 綠 3. 5 供電模塊設(shè)計(jì) 國(guó) 壓 過(guò)流報(bào)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(dá) 到 95%以 上 ， 極大的降低輔助供電模塊的功 耗 。 過(guò)壓過(guò)流報(bào)警電路 當(dāng)電路正 常 工 作 時(shí) ， 綠 燈 亮 。通過(guò)采集康銅絲兩端的電 壓 ， 由 于 此 時(shí)電壓過(guò) 小 ， 需要經(jīng)過(guò)由 的 A282放大后供給單片機(jī)。 opa2333 II39。 一般來(lái) 講 ， 輸入阻抗能夠達(dá)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(jī)。 D3 圖 MOS 管驅(qū)動(dòng)電路 電壓電流采樣電路 電壓采樣通過(guò)兩個(gè)電阻值分別為 124k 和 lOk的電阻分 壓 ， 然后經(jīng)由喧 223。 由 于 MOS管的導(dǎo)通需要漏極與 源極之間有穩(wěn)定電壓 差 ， 故在此處通過(guò)自舉電路即可滿足。本設(shè)計(jì)采用同步整流技 術(shù) ， 用低功 耗的功率 MOSFET 代替肖特基二極 管 ， 驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)用 IR2104 替代以前用的 IR2101，因 IR2104能夠輸出兩路互補(bǔ) pwm， 同時(shí)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(jī)采樣電壓最大為 ， 電路輸出電壓為 36V， 則 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文〉 14 36 可取比例系數(shù)為 一 =， 為降低在采樣電阻芯片上的功 耗 ， 電阻值應(yīng)適當(dāng)取 大 ， 同時(shí)根據(jù)常用的電阻芯片 值 ， 選取 電阻值為 124k， 10ko MOS管驅(qū)動(dòng)電路 將采集的電壓與單片機(jī)預(yù)置電壓值比較，差值經(jīng)過(guò) PID 算法來(lái)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(shù) ， 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(jī) 采樣電壓值的取值范圍 在 0 ， INA282 芯片會(huì)將采樣值放大 50 倍 ， 流過(guò)的最大電流為 ，通過(guò) 如 下 計(jì)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(jì)算可得 L=291uh ，電路中實(shí)際取 L=500uh. ② MOS 管的選 擇 :常 用的 MOS 管一般為 IRF540/640， 本設(shè)計(jì)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(wèn) =77rnQ ， o=23A。飛n ( ) 所以 在 boost 電路中 FU 一 t飛U e:i rv39。在計(jì) 算 二 極管在整個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi) 的 平 均電流肘 ， 就要用 h 電感的電流與電壓的關(guān) 系 U= L d236。因 此 ， 二極管 的 平 均電流必須和負(fù)載電流 相 等 。 電流 的 正 增 量 MON 和電流的負(fù)增 量 MOFF 必須 相 等 ， 因此在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期結(jié)束時(shí)濾波電感中的電流值應(yīng)精 確 等 于 開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始時(shí)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(shù)計(jì)算 : ①電感值的計(jì)算 : 圖 主回路電 路 國(guó) 開(kāi)關(guān) 管 導(dǎo) 通時(shí)，電感中的電流在電 壓 1名 N=L AION/toN 作 用 下 斜坡上升， 在開(kāi)關(guān) 管 導(dǎo) 通時(shí)間 內(nèi) ， 電流正增量 為 : MON =億 W xtON / L 。39。之后簡(jiǎn)單介紹了帶隔離的直流直流變換電路與直流直流電路進(jìn)行對(duì)比 : 最后本章介紹了此設(shè)計(jì)采用的一個(gè)重要的技術(shù)同步整流技術(shù)，詳細(xì)說(shuō)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文〉 11 而采用圖 所 示的同步整流技 術(shù) ，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