基于单片机的DC_DC升压电路设计与仿真
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第 21卷第 5期 2009年 10月
军械工程学院学报 Journa l o f O rdnance Eng ineering College
V ol 21 N o 5 O ct 2009 .
文章编号: 1008- 2956( 2009) 05- 0055- 05
基于单片机的 DC DC 升压电路设计与仿真
王川川, 赵锦成, 臧巨轮
( 军械工程学院电气工程系, 河北石家庄 050003)
摘要: 介绍了 Boost电路升压原理, 给出了 Boost电路完整的设计方案, 重点讨论了硬件电路的设计, 对软件所要实现的功能进行了设定, 并设计了软件的流程图。最后用 M a tlab /Si ulink 软件, 对电路进行了仿真实验, 实 m 验结果证明, 该电路简洁有效, 设计结果达到了预定的要求。关键词: 单片机; DC DC升压; 仿真; M a tlab/S i ulink m 中图分类号: TM 74 文献标识码: A
A D esign and Si ulation of DC DC Boosting C ircuit Based on m Single chip M icroco puter m
WANG Chuan chuan ZHAO Jin cheng ZANG Ju lu n , ,
( D epar t ent of E lectr ica l Eng ineer ing, O rdnance Eng ineer ing Co llege Sh ijiazhuang m , 050003, Ch ina)
Abstract In th is paper the prin c ip le of the Boost c ircu it is introduced and th e w ho le design sche e o f : , m the Boost c ircu it is presented T his paper focuses on the hardw are of the c ircu i, and also prescrib es the . t function o f the softw are T he flow chart of the softw are is also designed In th e end the si u lation of the . . , m c ircuit is carried out through by M atlab / Si u link The si ulat io n proves that th e desig n m eth od is righ, m . m t the c ircu it is concise and effic ient and the resu lts m eet th e pre set desig n require ents. m K ey w ord s sing le ch ip m icrocompu ter DC DC Boost c ircui; si u lation M atlab / S i u link : ; t m ; m 在设计三相逆变电源时, 需要在直流电源和逆变电路之间加DC DC 升压电路, 它的功能是将 DC96 V ( 蓄电池组合 ) 升压为 DC540 V 供给 DC AC变换电路。考虑实际使用时供电电源可能出现波动, 要求输入电压为 DC78 V ~ 108 V 时, 输出可基本稳定在 DC540 V。在 DC DC斩波电路中, Boost升压电路结构简单, 只有一个开关管, 克服了传统串联型稳压电源能耗大、体积大的缺点, 具有体积小、结构简单、变换效率高、不存在桥式电路共态导通等优点。笔者介绍一种 Boost 升压电路的设计方法, 并用 M atlab / S i u link对电路进行仿真, 以检验设计方 m 法是否正确及电路能否达到预定目的。
[ 1- 2]
系统设计框图如图 1所示, 输入为 DC96 V, 目的是升压至 DC540 V 后输出。
1 设计方案
收稿日期: 2009 03 25 修回日期: 2009 05 15 ; 作者简介: 王川川 ( 1985 ) , 男, 硕士研究生.
图 1 系统设计框图
输出电压经采样及信号调理以后, 送至
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军械工程学院学报
2009
STC12C5410AD 单片机, 由于 STC12C5410AD 单片机具有 8 通道 10 位和取样保持电路的 A /D 转换器, 且有输出 PWM 驱动信号的功能, 能满足该电路的需要, 故不需另外设计 A /D 转换电路及 PWM 驱动信号产生电路。通过调用 P I算法计算调整下次传送的控制信号, 形成反馈回路, 实现宽电压输入、稳压输出的功能。利用单片机丰富的 I/O 口和 A / D转换通道, 结合针对 DC DC 升压系统设计的保护电路, 可以构成完善的保护功能。
升压斩波电路能使输出电压高于电源电压, 关键有 2个原因: 一是 L 储能之后具有使电压泵升的作用, 二是电容 C 可将电压保持。如果忽略电路中的损耗, 则由电源提供的能量仅由负载 R 消耗, 即 E I i = Uo I o, ( 5) 式 ( 5)表明, 升压斩波电路也可看成直流变压器。根据电路结构并结合式 ( 4), 得出输出电流的平均值 Io 为 Io = Uo 1 E I = 。R R o Uo 1 E Io = 2 。 E R
[ 4- 5]
2 硬件设计
2 1 Boost电路升压原理简介
[ 3]
( 6)
由式 ( 5)即可得出电源电流 I i 为 Ii = ( 7)
Boost电路原理如图 2所示。
2 2 电路参数计算及器件选型 2 2 1 功率管由于负载 Uo R = , Po Po , E
2
( 8)
结合式 ( 3)和式 ( 7), 得 Boost电路输入平均电流为
图 2 Boost电路原理图
Ii =
( 9)
输出功率为 2 k 故输入电流最大值为 W, 设开关管 V 处于通态的时间为 ton, 此阶段电感 L 上积蓄的能量为 EI i ton。设 V 处于断态的时间为 toff, 则在此期间电感 L 释放的能量为 ( Uo - E ) I i toff。当电路工作于稳态时, 1个周期 T 中电感 L 积蓄的能量与释放的能量相等, 即 E I i ton = ( Uo - E ) I i toff, 化简得: Uo = 式 ( 2) 中的T to ff ton + to ff T E = E。 toff to ff ( 2) ( 1) I im ax = Po 2 000 = = 25 64( A )。
E m in 78
功率管导通时最大峰值电流为 IQP ! Iim ax + I o = 25 64 + 2 000 ! 29 34(A )。 540 考虑额定电压、电流裕值和元器件成本, 选择 I BT 模块 IRGK I 050 12作为 Boost电路的功率器 G N M 件, 其规格为 100 A /1 200 V。 2 2 2 二极管通过二极管的最大电流值为 I d ! Iim ax = 25 64 A。考虑额定电压、电流裕值和元器件成本, 选择三菱公司的二极管模块 RM 200 HA 24F, 其规格为 200 A /1 200 V。 2 2 3 升压电感的设计根据储能电感取值的不同, 电路可分为连续工作状态和不连续工作状态。工作在连续、不连续临界情况下的临界电感为 L = Uo ? T S 2I o
m in
1 输出电压高于电源电压, 故 ,
称该电路为升压斩波电路。直接采用其英文名称, 称为 Boost变换器。式 ( 2)中 T 表示升压比, 调节其大小, 即可改变 to ff
输出电压 Uo 的大小。将升压比的倒数记作 , 即 toff = ,则 T 和导通占空比 + 因此, 式 ( 2)可表示为 Uo = 1 E = 1 E。 1( 4) 有如下关系: = 1 , ( 3)
( 1-
m in
),
2
( 10)
式中: U o 为输出电压; T S 为工作周期; I o 为输出电
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王川川等: 基于单片机的 DC DC升压电路设计与仿真
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流;
为最小占空比。已知 Boost电路输入直流电压 E 变化范围为 78
m in
的 I BT。它采用单电源工作, 供电简单, 内置高速 G 光耦实现输入、输出的隔离。同时, 芯片内部设有过电流保护电路, 且过电流保护后在封锁自身输出的同时, 由专门的故障信号输出端发出故障信号
[ 6]
V ~ 108 V, 输出直流电压 Uo = 540 V, 可推得占空比变化范围为
m ax
。
= 1-
E m in = 0 855 6 Uo
EXB841驱动 IGBT 的电路图如图 3所示。。 ( 11)
m in
E m ax = 1= 0 80 Uo 1 = 100 fs
开关管工作频率为 10 k z 则可得 H, TS = s 。 ( 12)
输出电流范围为 0 5 A ~ 3 92 A, 由式 ( 10)计算可得 L = 1 73 mH。实际应用中 Boost 电路升压设计在连续模式工作区间, 故升压电感应大于临界值, 取 L = 3 5 mH。 2 2 4 输出滤波电容的设计电感电流连续模式下, 考虑滤波电容器有内部寄生电阻, 同时考虑二极管电流 Id 的纹波电流会全部流进电容器 C, 以保证负载上得到平直的直流电流。在指定纹波电压限制下, 需要电容值为 C =
m in
图 3 EXB841驱动 IGBT 的电路图
2 3 3
采样及信号调理电路的设计
[ 7]
对电压采样通常有 2 种方法: 一是利用分压电阻进行采样, 二是采用电压采样霍尔。综合考虑, 笔者采用分压电阻进行采样。由于 STC12C5410AD单片机进行 A /D转换的输入电压范围为 0~ 5 V, 故须对采样值进行调理。电压采样及信号调理电路如图 4所示。
TS? Uo = R ? !Uo
m in
T S ? Io , !U o
( 13)
式中: !Uo 为纹波电压, !Uo = 10 V, 且有 0 855 6 # C = 1 2 000 # 10 # 1 000 540 !
31 69 ( F ) 。 10
由于在电感充电期间, 电容独立为负载供电, 故由式 ( 13)计算出的电容值偏小, 实际中选择 C 的容值为 50 F, 耐压为 900 V, 它可用 2个容值为 100 F, 耐压为 450 V 的电容串联实现。 2 3 控制电路设计 2 3 1 控制芯片的选择 STC12C5410AD 单片机是深圳宏晶生产的一种单片机, 是宏晶 1T 8051单片机。该型单片机有 4 路 PWM 输出、 8路 10位 A /D 转换, 能满足该电路的需要。 2 3 2 隔离驱动电路的设计 IGBT 的驱动方法常用的有: 直接驱动法、隔离驱动法和集成模块驱动电路。该逆变电源采用 EXB 系列集成模块 EXB841来驱动 I BT 模块。集 G 成模块驱动电路与分立元件的驱动电路相比, 有体积小、效率高、可靠性高的优点。 EXB841适用于开关频率为 40 kH z以下的开关操作, 可以用来驱动 400 A, 600 V 或 300 A, 1 200 V Boost电路输出电压为 U o, 那么采样输出电压值为 U s = 0 007 659U o - 2 949 。当输出电压上下波动达 30 V 时, 即 510 V ? Uo ? 570 V, 可得 U s 的范围为 0 96 V? Us ? 1 42 V。 2 3 4 保护电路的设计直流电源中的功率器件 I BT 是系统的主要部 G 件, 也是最昂贵的部件。由于它工作在高频、高压、大电流的状态, 所以也是最容易损坏的部件。因此 I BT 的保护工作显得十分重要。该系统中具有较 G 为完备的保护电路及保护程序, 保护电路主要有以
图 4 电压采样及信号调理电路
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下几个部分: 1)输出过压保护电路; 2) 输入过压、欠压保护电路; 3) IGBT 短路保护电路; 4) 温度保护电路。
3 软件设计
3 1 软件主要实现的功能根据该电路的需求, 软件设计主要实现的功能设定如下: 1) 完成整个系统的初始化。 2) 产生 PWM 波, 以驱动 I BT。 G 3) 检测有无电压输出以及输出电压值的大小, 完成 A /D 转换模块的初始化及 A /D 的转换, 根据输出电压值的大小调整 P WM 波占空比。 4) P I控制算法的实现, 使输出电压得到闭环控制。 3 2 主程序流程图根据软件所要实现的功能, 设计软件的主程序流程如图 5所示。
4 1 仿真实验为验证以上参数设置及电路设计的正确性, 用 M a tlab /S i ulink软件中的 S i Pow er System s模块对 m m 电路进行仿真, 得到 Boost 电路仿真模型如图 6 所 [ 8] 示。
图 5 主程序流程图
4 仿真实验及分析
图 6
Boost电路仿真模型
仿真参数设置如下: 1) 电路的输入采用直流电压源。 2) 开关器件为 I BT。 G 3)升压电感 L = 3 5 mH, 滤波电容 C = 50 F, 电阻 R 2 = 20 k?, 电容 C 1 = 50 000 F, 额定负载 R = 146 ?。 4)开关 K 1 初始时闭合, 在 0 1 s处打开; 开关 K 2初始时断开, 在 0 1 s处闭合。 5) 控制电路主要参数设置: P ID 控制器参数设置: P = 0 02 I = 5, D = 0 Re lay 模块参数设置: , ;
Sw itch on po in :t 1 Sw itch off poin: - 1 outpu t when , t , on 1 output when o f: - 1 Gain参数设置为 0 01 : , f ; 。 6)仿真算法选择 ode23 仿真时间设为 0 25 s , 。仿真一: 输入电压 E = 96 V, 得到仿真波形如图 7所示。仿真二: 当输入为 E = 96 V 时, 电压调整率的仿真实验如表 1所示。 4 2 结果分析从仿真结果可以看到, 输出电压和电流波形平稳, 波动较小; 在负载变化时, 输出电压调整率较小。
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仿真结果表明, 笔者的设计方法是正确的, Boost电路自身的调节作用的稳定性和准确性较好。从仿真电路中还可测得流过 I BT、 G 二极管的电流和电压, 以及输出电压和电流的谐波含量。
5 结束语
笔者对 Boost电路升压原理进行了简要的介绍, 并设计了电路的硬件, 同时对软件所要实现的功能进行了设定, 给出了软件设计流程图。最后运用 M at lab / Si ulink软件, 对电路进行了仿真实验, 实验结果 m 证明, 该设计方法正确, 设计结果能达到预定的要求。
参考文献: [ 1] 刘长万, 王儒, 方宇. 应用于 U PS的 3k Boo st电路研究 W [ J]. 电子工程师, 2008, 34( 2): 42 45. [ 2] 高微, 单清林, 朱英. 基于 UC3842控制芯片的Boost变换器的设计 [ J]. 大庆石油学院学报, 2008, 32( 3): 71 73. [ 3] 王兆安, 黄俊. 电力电子技术 [ M ]. 北京: 机械工业出版社, 2003. 图 7输入电压 E = 96 V 时的仿真波形表 1 输出电压的负载调整率
负载值 /? 146( 额定 ) 50 100 200 500 1 000 输出电压 /V 540 525 529 3 . 531 543 548 调整率 /% 0 2 8 . 1 99 . 1 67 . 0 56 . 1 49 .
[ 4] 李敏. 列车 DC600V 三相逆变电源研究 [ D ]. 成都: 西南交通大学, 2007. [ 5] 张哲. 地铁紧急通风变频器的研究 [ D ]. 南京: 南京理工大学, 2008. [ 6] 曲学基, 曲敬铠, 于明扬. 逆变技术基础与应用 [ M ]. 北京: 电子工业出版社 , 1995 . [ 7] 赵键. 基于智能控制技术的铅酸蓄电池充电设备的研究 [ D ] . 南京: 南京理工大学, 2008. [ 8] 洪乃刚. 电力电子和电力拖动控制系统的 M atlab 仿真 [M ] . 北京: 机械工业出版社, 2006. (责任编辑: 韩红艳 )
( 上接第 50页 ) [ 3] L i Y G, C i ini J L J Sollengerger N R. R obust channel esti m , m ation for OFDM syste s w ith rapid dispe rsive fad ing chan m nels[ J]. IEEE T rans Co . mmun, 1998, 46( 7): 902 915. [ 4] Cai X, A kansu N A. A subspace m ethod for b lind channe l i den tification in OFDM syste s [ J ]. IEEE Int Con. on m . f Co mmun ications 2000( 5): 929 933. , [ 5] S i eone O, Bar N ess Y, Spagno lini U. P ilo t based channel m esti ation for OFDM syste s by track ing the de lay sub m m space[ J]. IEEE T rans on W ire less Comm un ications 2004 . , , 3( 1): 315 325. [ 6] K ang S G, H a Y M, Joo E K. A comparative investigation on channel esti ation a lgortihms fo r O FDM in mob ile co u m mm n ica tions[ J]. I EEE T rans on Broadcasting 2003, 49 ( 2): . , 142 149. [ 7] Schafhube r D, M a tz G, H law atsch F Adaptive W iener filters .
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ransactions on Broadcasting 2002, 48( 3): 223 229. , (责任编辑: 韩红艳 )
1本文由mahone205贡献
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第 21 卷第 5 期 2009 年 10 月
军械工程学院学报 Journal of O rdnance Engineering College
文章编号 : 1008 - 2956 (2009) 05 - 0055 - 05
摘要 : 介绍了 Boost电路升压原理 , 给出了 Boost电路完整的设计方案 , 重点讨论了硬件电路的设计 , 对软件所要实现的功能进行了设定 , 并设计了软件的流程图。最后用 M atlab / Sim ulink 软件 , 对电路进行了仿真实验 , 实验结果证明 , 该电路简洁有效 , 设计结果达到了预定的要求。关键词 : 单片机 ; DC 2 升压 ; 仿真 ; M atlab / Sim ulink DC 中图分类号 : T M74 文献标识码 : A
Abstract: In this paper, the p rincip le of the Boost circuit is introduced and the whole design scheme of the Boost circuit is p resented. This paper focuses on the hardware of the circuit, and also p rescribes the function of the softw are. The flow chart of the softw are is also designed. In the end, the sim ulation of the circuit is carried out through by M atlab / Sim ulink. The si ulation p roves that the design m ethod is right, m Key words: single 2chip m icrocomputer; DC 2 Boost circuit; sim ulation; M atlab / Sim ulink DC the circuit is concise and efficient and the results meet the p re 2set design requirements .
在设计三相逆变电源时 , 需要在直流电源和逆变电路之间加 DC 2 升压电路 , 它的功能是将 DC DC96 V (蓄电池组合 ) 升压为 DC540 V 供给 DC AC 变换电路。考虑实际使用时供电电源可能出现波动 ,要求输入电压为 DC78 V ～108 V 时 , 输出可基本稳定在 DC540 V。在 DC 2 斩波电路中 , Boost 升压电路结构简 DC 单 ,只有一个开关管 ,克服了传统串联型稳压电源能耗大、体积大的缺点 ,具有体积小、结构简单、变换效[1 - 2] 率高、不存在桥式电路共态导通等优点。笔者介绍一种 Boost 升压电路的设计方法 , 并用 M atlab / Sim ulink 对电路进行仿真 , 以检验设计方法是否正确及电路能否达到预定目的。
1 设计方案
收稿日期 : 2009 2 2 03 25; 修回日期 : 2009 2 2 05 15
作者简介 : 王川川 ( 1985 —) , 男 , 硕士研究生 .
基于单片机的 DC 2 升压电路设计与仿真 DC
王川川 , 赵锦成 , 臧巨轮
(军械工程学院电气工程系 , 河北石家庄050003 )
A D esign and S i ula tion of DC 2 m DC Boostin g C ircu it Ba sed on S in gle 2ch ip M icrocom puter
(Departm ent of Electrical Engineering, O rdnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China )
WANG Chuan 2chuan, ZHAO J in 2cheng, ZANG Ju 2lun
系统设计框图如图 1 所示 , 输入为 DC96 V , 目
的是升压至 DC540 V 后输出。
Vol121 No15 Oct 2009 .
图 1 系统设计框图
输出电压经采样及信号调理以后 , 送至
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军械工程学院学报2009
STC12C5410AD 单片机 , 由于 STC12C5410AD 单片
升压斩波电路能使输出电压高于电源电压 , 关键有 2 个原因 :一是 L 储能之后具有使电压泵升的作用 , 二是电容 C 可将电压保持。如果忽略电路中的损耗 , 则由电源提供的能量仅由负载 R 消耗 , 即
E Ii = U o Io , ( 5)
机具有 8 通道 10 位和取样保持电路的 A /D 转换器 ,且有输出 PWM 驱动信号的功能 , 能满足该电路的需要 ,故不需另外设计 A /D 转换电路及 PWM 驱动信号产生电路。通过调用 P I算法计算调整下次传送的控制信号 , 形成反馈回路 , 实现宽电压输入、稳压输出的功能。利用单片机丰富的 I/O 口和 A / D 转换通道 ,结合针对 DC 2 升压系统设计的保护 DC 电路 ,可以构成完善的保护功能。
式 ( 5 ) 表明 , 升压斩波电路也可看成直流变压器。根据电路结构并结合式 ( 4 ) , 得出输出电流的平均值 Io 为
Io = Uo R Io =
2 硬件设计
1 E 。β R
( 6)
设开关管 V 处于通态的时间为 ton , 此阶段电感 L 上积蓄的能量为 E Ii ton 。设 V 处于断态的时间为 toff , 则在此期间电感 L 释放的能量为 ( U o - E ) Ii toff 。当电路工作于稳态时 , 1 个周期 T 中电感 L 积蓄的能量与释放的能量相等 , 即 ( 1) E Ii ton = ( Uo - E ) Ii toff , 化简得 :
ton + toff T E = E。 toff toff
称该电路为升压斩波电路。直接采用其英文名称 , 称为 Boost变换器。
输出电压 Uo 的大小。将升压比的倒数记作β即β ,
=
toff T , 则β和导通占空比α有如下关系 :
α +β = 1, 因此 , 式 ( 2 ) 可表示为 1 1 Uo = E = E。β 1 -α
211 Boost电路升压原理简介
Uo = toff
[3]
由式 ( 5 ) 即可得出电源电流 Ii 为
Ii = Uo E Io =
Boost电路原理如图 2 所示。
1 E 。
2 β R
[4 - 5 ]
( 7)
结合式 ( 3 ) 和式 ( 7 ) , 得 Boost电路输入平均电流为
Ii = Po , E ( 9)
图 2 Boost电路原理图
输出功率为 2 kW , 故输入电流最大值为
Iimax = Po 2 000 = = 25164 ( A ) 。 Em in 78 U o ?TS α in ( 1 - α in ) 2 , m m 2 Io
( 2)
件 , 其规格为 100 A / 1 200 V。
21212 二极管
T ( 2 ) 中的≥1, 输出电压高于电源电压 , 故式
A。
T 式 ( 2 ) 中表示升压比 , 调节其大小 , 即可改变 toff
( 3)
( 4)
菱公司的二极管模块 RM200HA 2 24F, 其规格为 200
A /1 200 V。
作状态和不连续工作状态。
式中 : Uo 为输出电压 ; TS 为工作周期 ; Io 为输出电
212 电路参数计算及器件选型 21211 功率管
由于负载
R =
Uo , Po
2
( 8)
功率管导通时最大峰值电流为
IQ P ≈ Iimax + Io = 25164 + L =
考虑额定电压、电流裕值和元器件成本 , 选择
IGBT模块 IRGKI 050M12 作为 Boost电路的功率器 N
21213 升压电感的设计
通过二极管的最大电流值为 Id ≈ Iim ax = 25164 考虑额定电压、电流裕值和元器件成本 , 选择三根据储能电感取值的不同 , 电路可分为连续工工作在连续、不连续临界情况下的临界电感为
( 10 )
2 000 ≈ 29134 ( A ) 。 540
流 ;α in为最小占空比。 m
已知 Boost电路输入直流电压 E 变化范围为 78 V ～108 V , 输出直流电压 Uo = 540 V , 可推得占空比变化范围为α ax = 1 m α in m
Em in Uo = 01855 6
由于在电感充电期间 , 电容独立为负载供电 , 故由式 ( 13 ) 计算出的电容值偏小 , 实际中选择 C 的容值为 50 μF, 耐压为 900 V , 它可用 2 个容值为 100 μF,耐压为450 V 的电容串联实现。 213 控制电路设计单片机 ,是宏晶 1T 8051 单片机。该型单片机有 4 路 PWM 输出、路 10 位 A /D 转换 , 能满足该电路 8 的需要。
21312 隔离驱动电路的设计 IGB T的驱动方法常用的有 : 直接驱动法、隔离输出电流范围为 015 A ～3192 A , 由式 ( 10 ) 计算可得 L = 1173 mH。部流进电容器 C, 以保证负载上得到平直的直流电流。在指定纹波电压限制下 , 需要电容值为αin ?TS ?Uo α in ?TS ? Io m m ( 13 ) C = = , ΔΔUo R ? Uo 式中 :ΔUo 为纹波电压 ,ΔUo = 10 V , 且有驱动法和集成模块驱动电路。该逆变电源采用 EXB 系列集成模块 EXB841 来驱动 IGB T模块。集成模块驱动电路与分立元件的驱动电路相比 , 有体
21311 控制芯片的选择 STC12C5410AD 单片机是深圳宏晶生产的一种实际应用中 Boost电路升压设计在连续模式工作区间 , 故升压电感应大于临界值 , 取 L = 315 mH。 21214 输出滤波电容的设计电感电流连续模式下 , 考虑滤波电容器有
内部寄生电阻 , 同时考虑二极管电流 Id 的纹波电流会全
积小、效率高、可靠性高的优点。 EXB841 适用于开关频率为 40 kHz以下的开关操作 ,可以用来驱动 400 A , 600 V 或 300 A , 1 200 V
1 2 000 01855 6 ×× 10 ×1 000 540 C = ≈ 31169 (μF ) 。 10
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的 IGBT。它采用单电源工作 , 供电简单 , 内置高速光耦实现输入、输出的隔离。同时 ,芯片内部设有过电流保护电路 ,且过电流保护后在封锁自身输出的 [6] 同时 ,由专门的故障信号输出端发出故障信号。 EXB841 驱动 IGB T的电路图如图 3 所示。
。
( 11 )
开关管工作频率为 10 kHz, 则可得
TS =
Emax =1 = 0180 Uo
1
fs
= 100 μ s。
( 12 )
图 3 EXB841 驱动 IGBT的电路图
[7]
对电压采样通常有 2 种方法 : 一是利用分压电阻进行采样 ,二是采用电压采样霍尔。综合考虑 ,笔者采用分压电阻进行采样。由于 STC12C5410AD 单片机进行 A /D 转换的输入电压范围为 0 ～5 V ,故须对采样值进行调理。电压采样及信号调理电路如图 4 所示。
值为
当输出电压上下波动达 30 V 时 , 即 510 V ≤Uo ≤570 V , 可得 U s 的范围为 0196 V ≤U s ≤1142 V。 21314 保护电路的设计直流电源中的功率器件 IGB T是系统的主要部件 ,也是最昂贵的部件。由于它工作在高频、高压、大电流的状态 ,所以也是最容易损坏的部件。因此
IGBT的保护工作显得十分重要。该系统中具有较
为完备的保护电路及保护程序 , 保护电路主要有以
21313 采样及信号调理电路的设计
图 4 电压采样及信号调理电路
Boost电路输出电压为 Uo , 那么采样输出电压
U s = 01007 659U o - 21949。
58
军械工程学院学报2009
下几个部分 : 1 )输出过压保护电路 ; 2 ) 输入过压、欠压保护电路 ; 3 ) IGB T 短路保护电路 ; 4 ) 温度保护电路。
3 软件设计
根据该电路的需求 , 软件设计主要实现的功能设定如下 : 1 )完成整个系统的初始化。 2 )产生 PWM 波 ,以驱动 IGB T。 3 )检测有无电压输出以及输出电压值的大小 , 完成 A /D 转换模块的初始化及 A /D 的转换 , 根据输出电压值的大小调整 PWM 波占空比。
4 ) P I控制算法的实现 ,使输出电压得到闭环控制。 312 主程序流程图根据软件所要实现的功能 , 设计软件的主程序流程如图
5 所示。
311 软件主要实现的功能
图 5 主程序流程图
4 仿真实验及分析
为验证以上参数设置及电路设计的正确性 , 用 M atlab / Sim ulink 软件中的 Sim Power System s模块对电路进行仿真 , 得到 Boost电路仿真模型如图 6 所 [8] 示。
图 6
Boost电路仿真模型
仿真参数设置如下 : 1 )电路的输入采用直流电压源。 2 )开关器件为 IGBT。
Ω电阻 R2 = 20 k , 电容 C1 = 50 000μF, 额定负载 R = 146 Ω。 4 ) 开关 K1 初始时闭合 , 在 011 s 处打开 ; 开关 K2初始时断开 , 在 011 s处闭合。 5 )控制电路主要参数设置 : P I 控制器参数设 D 置 : P = 0102, I = 5, D = 0; Relay 模块参数设置 :
3 ) 升压电感 L = 315 mH , 滤波电容 C = 50 μF,
仿真一 : 输入电压 E = 96 V ,得到仿真波形如图 7 所示。仿真二 : 当输入为 E = 96 V 时 , 电压调整率的仿真实验如表 1 所示。 412 结果分析
从仿真结果可以看到 , 输出电压和电流波形平稳 ,波动较小 ; 在负载变化时 ,输出电压调整率较小。
on: 1, output when off: - 1; Gain 参数设置为 0101。
411 仿真实验
Sw itch on point: 1, Sw itch off point: - 1, output when 6 )仿真算法选择 ode23,仿真时间设为 0125 s。
5 期第王川川等 : 基于单片机的 DC 2 升压电路设计与仿真 DC
59
仿真结果表明 , 笔者的设计方法是正确的 , Boost电路自身的调节作用的稳定性和准确性较好。从仿真电路中还可测得流过 IGB T、二极管的电流和电压 , 以及输出电压和电流的谐波含量。
5 结束语
图 7 输入电压 E = 96 V 时的仿真波形表 1 输出电压的负载调整率
输出电压 /V
540 525
负载值 /Ω
146 (额定 ) 50
调整率 / %
2. 8
100 200 500
529. 3 531 543 548
1. 99 1. 67 0. 56 1. 49
1 000
(上接第 50 页 )
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笔者对 Boost电路升压原理进行了简要的介绍 , 并设计了电路的硬件 ,同时对软件所要实现的功能进行了设定 ,给出了软件设计流程图。最后运用 Mat2 lab / Sim ulink 软件 ,对电路进行了仿真实验 ,实验结果证明 ,该设计方法正确 ,设计结果能达到预定的要求。
参考文献 :
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for tim e2varying channel estim ation in wireless OFDM sys2
system s in multipath fading channels[A ]. Proc IEEE VTC’
1
常见几种开关电源工作原理及电路图
一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可由公式计算， 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路
图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。 ２．单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。
升压斩波电路设计..
电力电子技术课程设计报告题目：升压斩波电路设计 学院： 专业： 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
升压斩波电路设计(一) 设计任务书
（二）设计说明书 目录一matlab仿真原理 1 升压斩波电路工作原理 1.1主电路工作原理 1.2 IGBT驱动电路选择 2 仿真实验 2.1仿真模型 2.2仿真实验结果及分析 2.3仿真实验结论 2.4 最优参数选择 二硬件实验 2.1 硬件电路 2.1.1整流电路 2.1.2斩波信号产生电路 2.1.3斩波电路 2.1.4总原理图 2.1.5元器件列表 2.2 PCB印刷电路板 2.3 制造输出——final 三课程设计总结 参考文献
摘要 本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路（Boost chopper）.设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。Matlab主要是理论分析，借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图。通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系，最后进行了GUI编程，利用图形可视化界面的直观易懂的特点，使设计摒弃了繁琐难懂的单一波形和控制方式，从而具有友好界面，非常方便的就可进行控制参数输入，和输出图像显示。第二部分是电路板，它可以通过BluePrint、Kicad 、Protel等软件设计完成，其中Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境，强大的元件及元件库的组织功能，方便易用的连线工具，强大的编辑功能设计检验，与印制电路板设计系统的紧密连接，自定义原理图模板高质量的输出等等优点，和丰富的设计法则，易用的编辑环境，轻松的交互性手动布线，简便的封装形式的编辑及组织，高智能的基于形状的自定布线功能，万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点，使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。本设计也采用Protel设计原理图，和进行PCB板布线。它是本设计从理论到实际制作的必进途径，通过设定相应的规则，足以满足设计所要求的规定。 关键字升压斩波; SG3525;SIMULINK ; PWM;Protel
51单片机AD89电路设计程序+原理图
AD0809在51单片机中的应用 我们在做一个单片机系统时，常常会遇到这样那样的数据采集，在这些被采集的数据中，大部分可以通过我们的I/O口扩展接口电路直接得到，由于51单片机大部分不带AD转换器，所以模拟量的采集就必须靠A/D或V/F实现。下现我们就来了解一下AD0809与51单片机的接口及其程序设计。 1、AD0809的逻辑结构 ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
2、AD0809的工作原理 IN0－IN7：8条模拟量输入通道 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道
的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 数字量输出及控制线：11条 ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ， VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
DC-DC升压开关电源设计
一、设计要求 本课程要求设计一个DC-DC升压开关电源。 二、设计方案 1、理论基础 The boost converter，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。 在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。 当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 三、总电路图
三、系统概述 DC/DC升压开关电源的原理如下所述： 首先由555定时器产生一个固定频率为1K~5KHz的方波信号，这个信号用来控制主电路三极管的导通与截止。当三极管导通时，输入的电流流入电感充电，而当三极管截止时，电感上产生巨大的瞬时电压并开始放电，这两股能量叠加后导致输出电压升高。由于输出的电压不仅仅是直流信号，所以通过一个二极管整去负信号，用LC滤波电路滤除交流信号。为了达到要求的输出电压，我们用一个滑动变阻器来调节，最后要稳定电压在一个恒定值，所以将滑动变阻器的输出接到电压比较器的输入，当输入电压低于门限电压时，电压比较器输出低电平，反馈端的三极管截止，输出电压持续增高；当输入电压高于门限电压时，电压比较器输出高电平，反馈端的三极管导通，输出电压降低，最终保持在一个稳定值 四、器件表
单片机电路图详解
单片机：交通灯课程设计（一）(2007-04-21 13:28:54) 目录 摘要--------------------------------------------------------- 1 1.概述 -------------------------------------------------------- 2 2.硬件设计----------------------------------------------------- 3 2.1单片机及其外围--------------------------------------------3 2.1.1单片机的选择-----------------------------------------3 2.1.2单片机的特点及其应用范围----------------------------- 3 2.1.3存储器的扩展----------------------------------------- 4 2.1.4内存的扩展------------------------------------------- 6 2.1.5MCS-52的I/O接口扩展--------------------------------- 8 2.2电路部分--------------------------------------------------11 2.2.1元器件选用-------------------------------------------11 2.2.2电路完成功能-----------------------------------------13 3.软件设计------------------------------------------------------15 3.1软件概述-------------------------------------------------15 3.2汇编语言指令说明-----------------------------------------16 3.3定时/计数器的原理----------------------------------------16 3.3.1定时/计数器的概述-----------------------------------16 3.3.2 8255A片选及各端口地址-------------------------------18 3.3.3信号控制码------------------------------------------18 3.3.4工作方式寄存器--------------------------------------19 3.3.5定时/计数器初值及定时器T0的工作方式----------------20
单片机电路设计小结
单片机电路设计小结 本次试验主要是做出一个能发出“叮咚”声音的双音门铃，到最后，虽然电路板焊接，元器件的装配都做好了，但由于诸多原因，最终还是没有发出声音，现小结如下，为以后积累经验。 一、态度：一件事情，不做则以，做就一定下功夫做好，做事情切忌虎头蛇尾。本次试验在这一方面做得不好，也是导致本次试验失败的很重要的因素。主要体现在以下方面： 1. 有迟到、早退的现象； 2. 老师再三强调的注意事项没有完全听进去，比如：从左到右，从上到下布线要规整，没有做好； 3. 准备工作没有做好，电路原理图就没有读明白，有些元件需要什么型号的封装代替就搞得不是太清楚，更别说各个元器件的功能了。一旦电路出现了故障，连调试都不知道如何下手； 4. 电路在Proteus中连接好以后，连仿真都没就直接
进行PCB制版。试想，若电路真的有问题，那之后的制版、焊板都将没有任何意义，自己做的一切都只是在浪 费时间，浪费财物； 二、准备工作：要做成一件事，实现一定要将准备工作做的充分。起码要明白自己要做什么，需要哪些东西，具体步骤是什么。在这次试验中，最初的电路原理图就 没有读懂。自己虽然也确确实实在下面查找资料，找 555的工作原理，但并没有把它的8个拐角真正搞懂，以至于在以后实物没有成功时，连如何去检查电路都不知道，盯着电路板干着急。其实，准备工作做得好的，不 仅仅是要充分的理解电路的每一个模块有什么功能，每 个元器件的型号及其封装，还要能够在一定程度上预测 出电路可能出现的某些现象。 三、实际操作：期间还是遇到很多的问题，比如：如何看元器件上的型号；如何看二极管的正负极；如何正 确地使用焊烙铁；当电路出现问题时，如何利用手边的 工具如电压表、电流表、示波器等一步一步的查错。 四、组员的协调：一个巴掌难拍响，只有组织好小组成员，把大家的智慧都调动起来，是大家的劲往一处使到，才能高效率的完成任务。在这次试验中，作为小组长，没有起到应有的作用，使得小组成员人心涣散，没 引起的他们足够的重视，以至于他们到最后都没见到最
开关电源Boost(升压型斩波器)仿真电路
升压型斩波电路（boost）仿真模型 电控学院 电气0903班 姓名：徐强 学号：0906060328
基于Matlab/Simulink的BOOST电路仿真1.Boost电路的介绍： Boost电路又称为升压型斩波器，是一种直流- 直流变换电路,用于将直流电源电压变换为高于其值的直流电压，实现能量从低压侧电源向高压侧负载的传递。此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。采用simulink仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。其电路结构如图所示。 2.Simulink仿真分析： Simulink 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。本文应用基于Matlab/Simulink软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图 3 所示, 其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真开关S的通断过程。
BOOST 电路的仿真模型 3.电路工作原理： 在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为: （3-1） 式（3-1）中T为开关周期, 为导通时间，为关断时间。 升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是L 储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上分析 中，认为开关处于通态期间因电容C的作用使得输出电压不变，但实际上 C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。 4.1在模型中设置仿真参数：
单片机课程设计心得体会3篇
单片机课程设计心得体会3篇课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。 回顾起此次单机片课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说三极管pnp 管脚不懂怎么放置，不懂分得二极管的正负极，对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前
所学过的知识重新温故。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在梁强老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢!同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢! 在校大学生单片机课程设计心得体会单片机课程设计心得体会2篇作为一名自动化专业的大三学生，我觉得做单片机课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力?如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢?我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。 这次单片机课程设计我们历时两个星期，在我们班里算是倒数几组完成的吧，但经过这两个星期的实践和体验下来，我们又怎么会去在乎那个先后问题呢，因为对我来说学到的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能!
单片机课程设计心得体会范文
单片机课程设计心得体会范文 篇一 课程计划是培育先生综合使用所学常识，发明，提出，剖析息争决实践成绩，锤炼理论后劲的紧张关键，是对于先生实践任务后劲的详细锻炼以及调查进程.跟着迷信技能开展的日新日异，单片机曾经成为现今较量争论机使用中绝后活泼的范畴，正在糊口中可以说患上是无处没有正在。因而作为二十一世纪的年夜学来讲把握单片机的开辟技能是非常紧张的。 回忆起这次单片机课程计划，至今我仍慨叹颇多，确实，从选题到定稿，从实际到理论，正在整整两礼拜的日子里，可以说患上是苦多于甜，可是可以学到良多良多的的工具，同时不只仅可以稳固了从前所学过的常识，并且学到了良多正在书籍上所不学到过的常识。透过此次课程计划使我理解了实际与实践相分离是很紧张的，只要实际常识是远远不敷的，只要把所学的实际常识与理论相分离起来，从实际中患上出论断，才干真正为社会效劳，从而进步本人的实践入手后劲以及自力考虑的后劲。正在计划的进程中碰到成绩，可以说患上是坚苦重重，这究竟结果第一次做的，不免会碰到过林林总总的成绩，同时正在计划的进程中发明了本人的缺乏的地方，对于从前所学过的常识了解患上不敷深入，把握患上不敷结实，比方说三极管PNP管脚没有懂怎么样安排，没有懂分患上二极管的正负极，对于单片机汇编言语把握患上欠好透过此次课程计划以后，必需把从前所学过的常识
从头温故。 此次课程计划最初顺遂实现了，正在计划中碰到了良多编程成绩，最初正在梁强教师的勤劳指点下，最初游逆而解。同时，正在梁强教师的身上我学失掉良多适用的常识，正在次我透露表现感激。同时，对于给过我帮助的一切同窗以及列位指点教师再次透露表现忠心的感激。 篇二 做了两周的单片机课程计划，我有了良多的领会以及感触。 咱们的课程计划有两个次要材料：一个是出租车计费器零碎;另外一个便是温度报警零碎。练习可以正在尝试室里做，也可以正在睡房里本人做，我年夜局部工夫仍是正在睡房里做的。 出租车计费器的计划是第一周的材料，因为有了教师的计划图以及顺序，只要要改一下本人所请求的变量就好。单片机的编程用的次要是汇编言语，说假话，我对于汇编言语谈没有上把握，充其量只是理解。黉舍布置的课程真的太少了，对于言语局部的进修只学了多少节课的材料，整本单片机书的材料也是学了三分之一多一点。 第二周的材料便是温度报警零碎的计划。这个材料不现成的顺序以及计划图，需求咱们真正亲手往编，最愁闷的莫过于画计划图。依照尝试请求上的丹青了进去，加载顺序当前却不克不及一般运转，改了很多多少次都不乐成。同窗们电脑上软件的版本差别也影响了交换。有些元件的型号差别，但正在选历时图形确很类似，导致选错了元件，影响了却果。
MC3406芯片DC_DC转换升压电路
电子技术课程设计报告 设计课题：MC3406芯片DC/DC转换升压电路 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2011.10.15-2011.12.15 目录 1 设计任务与要求 (3) 2 集成稳压电源和开关电源的区别 (3)
2.1 集成稳压器的组成 (3) 2.2 开关电源的组成 (4) 3 开关电源的分类 (5) 4 常见开关电源的介绍 (6) 4.1基本电路 (6) 4.2 单端反激式开关电源 (7) 4.3单端正激式开关电源 (7) 4.4自激式开关稳压电源 (8) 4.5 推挽式开关电源 (9) 4.6 降压式开关电源 (9) 4.7 升压式开关电源 (10) 4.8 反转式开关电源 (10) 5设计升压开关电源并计算参数 (11) 5.1 MC34063的介绍 (11) 5.2MC34063组成的升压电路原理 (12) 5.3电路的参数设计计算 (14) 6 性能测试结果分析 (17) 7.结论与心得 (18) 8.参考文献 (18) 9.附录 (19) 基于MC34063的稳压电源设计 一、设计任务与要求 1．掌握PCB制板技术、焊接技术、电路检测以及集成电路的使用方法。
2．掌握mc34063的非隔离开关电源的设计、组装与调试方法。 3．研究开关电源的实现方法，并按照设计指标要求进行电路的设计与仿真。具体要求如下： ①分析、掌握该课题总体方案，广泛阅读相关技术资料，并提出见解。 ②掌握开关电源的工作原理。 ③设计硬件系统并进行仿真，掌握系统调试方法，使系统达到设计要求。主要技术指标 直流输入电压：5~12V； 输出电压：28V； 输出电流：0.3A； 效率：≥90%。 二、集成稳压电源和开关电源的区别： （1）、集成稳压器的组成 电路内部包括了串联型直流稳压电路的各个组成部分,另外加上保电路和启动电路。 1. 调整管 在W7800系列三端集成稳压电路中，调整管为由两个三极管组成的复合管。这种结构要求放大电路用较小的电流即可驱动调整管发射极回路中较大的输出电流，而且提高了调整管的输入电阻。 2.放大电路 在W7800系列三端集成稳压电路中，放大管也是复合管，电路组态为共射接法，并采用有源负载，可以获得较高的电压放大倍数。
大电流升压电路设计与实现
大电流升压电路设计与实现 引言 随着人们生活水平不断的提高，对车的功能也越来高，这就需要有好的电源。由于市面上的升压DC／DC达不到电流需求，目前常采用将12 V电瓶电压逆变到交流220 V，再由交流220 V产生直流18.5 V等多路输出的方法，虽然其可以达到电流需求，但电源经过两次转换后，电源效率将大幅度降低，大约只有60％左右，这样的转换效率对汽车电瓶供电是很难接受的。针对这一问题，该文提出基于两相步进步进升压型升压型DC／DC控制器LT3782设计大电流输出的升压型DC／DC模块的方法。 1 LT3782简介 LT3782是美国凌力尔特公司生产的两相步进升压型DC／DC控制器，28引脚SSOP封装芯片，开关频率开关频率在150～500 kHz之间可编程，由于采用两相BOOST拓扑结构。对输出场效应管场效应管漏电流和肖特基二极管通过电流的要求都减少一半，即两个输出相位差180°，两个输出间互相抑制输出纹波电流，输出纹波是单相BOOST转换电路的1／3。27引脚连接输入电源；4引脚接地；11引脚用来设定开关频率；20和23BGATE引脚用来驱动场效应管的栅极；8，9，1 2和13SENSE引脚用来反馈场效应管的输出电流；16引脚是输出电压反馈引脚，该脚电压为2.44 V，当该引脚的电压大于2.45 V时，器件才开始工作，当该引脚的电压小于0.3 V时，器件进入低电压关断模式。14引脚是软启动引脚，当加电时，输出电压从0 V渐变到设定的输出电压值，典型的启动时间可以由下式计算：t＝2.44C／10 式中：C为连接14引脚到地的电容值，单位为μF；t为典型的启动时间。 2 电路实现 2.1 开关电源开关电源总体设计 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间 电路实现，12 V汽车电瓶电压经过插头JP1和R5给LT3782供电，LT3782产生的两相振荡输出驱动N沟道场效应管Q1和Q2，场效应管输出分别经肖特基二极管D1和D2整流后，由电容C7滤波输出。 2.2 开关电源参数设定 图2中，电阻R1用来设定LT3782的开关频率，LT3782的开关频率在150～500 kHz之间可编程。这里选取开关频率为250 kHz，参照图3取电阻值R1=75 kHz。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC 和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。另外，开关电源的发展与应用在节约能源、节约
单片机课程设计心得体会
单片机课程设计心得体会 做了两周的课程设计，有很多的心得体会，有关于单片机方面的，更多的是关于人与人之间关系方面的。 我们组一共有三个人，但其他两个人是真的神龙见首不见尾，除了在最后答辩的时候他们一起坐在了我旁边，冠冕堂皇的指着我画了几遍的图说了几嘴，我想可能他们自己都不知道自己在说怎么，虽然有的东西他们也答出来了。我佩服他们的勇气，羡慕他们的运气（我见到的很多做了10 天的人最后的成绩都有不如他们的），但是鄙视他们的做法。 所幸的是，我得到了很多同学的帮助。我想没有他们我可能都要放弃了，因为我本人对单片机也并不是很熟悉，学的东西好像它是它，我是我似的，理论联系不了实际。以前的汇编语言没学好，一开始的程序这块儿就要令我抓狂了。后来请教我们班的一个男生，每次跟他一起到试验室调试程序（他们组也只有他一个人动手），看他边做边给我讲解。最后在开发机上做出来的时候，虽然不是我自己写的，但看他那么高兴，我也有一种分享到的成就感。后来我们组就用了他写的程序，他自己又抽空做了些拓展。 接下来就是做硬件方面的焊接工作了。没想到这项看起来不需要多少技术的工作却是非常的劳心劳力。很多次是早上起来带瓶水带些吃的到实训中心，一泡就是一天。我看到有很多人跟我一样，不同的是他们是三三两两，而我大部分时间都是一个人做。在这个时候也有很多人帮助我，或是热心的帮我带饭，或是在我打盹儿的时候帮我做点焊接。大家都鼓励我，即使最后出不来东西，但是一定要坚持把它做完。当我想放弃的时候，我也这么对自己说，即使你做出来的是次品甚至不合格品，但是你一定要拿出来一件成品。 在要验收前，终于做了一件成品出来，不幸的是它真的是一件不合格品。帮我的那个男生做的已经出来了，所以最后应该还是我的焊接方面的问题。有一点灰心，想再重做来不及了，单是检查线路却也查不出来什么问题。那么就准备答辩吧。我对着电路图再看课本，发现以前很多觉得很难记的东西现在记起来容易多了，因为整天都在同它们打交道。51的引脚及其功能，a/d转换器的，驱动器的，所有我用到的我都一再的看书了解，同时请教同学我看书过程当中的疑惑。在这个过程中又发现了以前焊接当中出的一些问
常用开关电源芯片
--------------------------------------------------------------------------- 常用开关电源芯片大全 第1章DC-DC电源转换器/基准电压源 1.1 DC-DC电源转换器 1.低噪声电荷泵DC-DC电源转换器AAT3113/AAT3114 2.低功耗开关型DC-DC电源转换器ADP3000 3.高效3A开关稳压器AP1501 4.高效率无电感DC-DC电源转换器FAN5660 5.小功率极性反转电源转换器ICL7660 6.高效率DC-DC电源转换控制器IRU3037 7.高性能降压式DC-DC电源转换器ISL6420 8.单片降压式开关稳压器L4960 9.大功率开关稳压器L4970A 10.1.5A降压式开关稳压器L4971 11.2A高效率单片开关稳压器L4978 12.1A高效率升压/降压式DC-DC电源转换器L5970 13.1.5A降压式DC-DC电源转换器LM1572 14.高效率1A降压单片开关稳压器LM1575/LM2575/LM2575HV 15.3A降压单片开关稳压器LM2576/LM2576HV 16.可调升压开关稳压器LM2577 17.3A降压开关稳压器LM2596 18.高效率5A开关稳压器LM2678 19.升压式DC-DC电源转换器LM2703/LM2704 20.电流模式升压式电源转换器LM2733 21.低噪声升压式电源转换器LM2750 22.小型75V降压式稳压器LM5007 23.低功耗升/降压式DC-DC电源转换器LT1073 24.升压式DC-DC电源转换器LT1615 25.隔离式开关稳压器LT1725
Boost升压稳压电源
数控Boost开关电源 题目: 数控Boost开关电源 组员：索世昌李永杜政立 日期：2013年8月10日
数控Boost开关电源 摘要 开关电源较线性电源说具有体积小、重量轻、耗能低、使用方便等优点，在邮电通信、航空航天、仪器仪表、工业控制、医疗器械、家用电器等领域应用效果显著。基于这些特点本组设计了一套升压式开关电源。升压式开关电源主要应用在供电系统不稳定，并有下降的趋势的场合。通过升压式开关电源可以很稳定的输出所需电压值。该系统以Boost升压拓扑电路为主回路，采用TL494作为开关稳压电源的核心控制芯片，采用TPS2812驱动MOS管，实现了输出电压16V～36V任意可调，最大输出电流2A，以及输出过流保护功能。 关键词：Boost；TL494；数控；显示；过流保护
1引言 开关稳压电源简称开关电源（Switching Power Supply），通过控制开关管的导通比来维持输出电压的稳定，体积小、重量轻（体积和重量只有线性电源的20～30%）、效率高（一般为60～70%，而线性电源只有30～40%）、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。功耗低、纹波小、噪音低、易扩容等特点，使得开关电源具有高的稳定性和性价比，在仪器、仪表、工业自动化等领域得到广泛应用。 2系统方案论证 2.1 DC-DC主电路的设计 方案一：采用UC3525A搭建电路，更适合于运用MOS管作为开关器件的DC-DC变换器，它是采用双级型工艺制作的新型模拟数字混合集成电路，性能优异，所需外围器件较少。 方案二：采用TL494构建Boost变换器，TL494是一种电压控制型脉宽调制控制集成电路，工作频率可高到300kHz，工作电压可达到40V，内有5V的电压基准，死区时间可调整，主要应用于各种开关电源。 上述两种DC-DC主电路的搭建方法，各有其优缺点，TL494是电压反馈型开关芯片，具有双差分放大器反馈控制端口，PWM的死区时间可直接通过分压调节控制，资料较多，易于掌握，故采用TL494作为系统的主控制部分，综合各种考虑我们采用了方案二。 2.2 控制方法选择与论证 开关电源的控制方式分为电流模式控制和电压模式控制。电流控制模式虽然具有良好的线性调整率和快速的输入输出动态响应，但是需要双环控制，增加了电路设计和分析的难度，且当占空比大于50%时若没有斜坡补偿，控制环变得不稳定，抗干扰性能差，在比赛过程中不利于发挥，故选则电压控制型。 2.3 辅助电源的选取 方案一：采用最常用的7812的芯片，产生12V电压，然后再接7805芯片产
直流升压电路原理图
几款直流升压电路 直流升压就是将电池提供的较低的直流电压，提升到需要的电压值，其基本的工作过程都是：高频振荡产生低压脉冲——脉冲变压器升压到预定电压值——脉冲整流获得高压直流电，因此直流升压电路属于DC/DC电路的一种类型。 在使用电池供电的便携设备中，都是通过直流升压电路获得电路中所需要的高电压，这些设备包括：手机、传呼机等无线通讯设备、照相机中的闪光灯、便携式视频显示装置、电蚊拍等电击设备等等。 一、几种简单的直流升压电路 以下是几种简单的直流升压电路，主要优点：电路简单、低成本；缺点：转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小。这些电路比较适合用在万用电表中，替代高压叠层电池。
二、24V供电ＣＲＴ高压电源 一些照相机ＣＲＴ使用１１．４ｃｍ（４．５英寸）纯平面ＣＲＴ作为显示部件，其高压部件的阳极电压为＋２０ｋＶ，聚焦极电压为＋３．２ｋＶ，加速极电压为＋１０００Ｖ，高压部件供电为直流２４Ｖ。以下电路是为替换维修这些显示器的高压部件而设计（电路选自网络文章，原作者不详）。该电路的设计也可为其他升压电路设计提供参考。 基本原理：ＮＥ５５５构成脉冲发生器，调节电位器ＶＲ２可使之产生频率为２０ｋＨｚ左右的脉冲，电位器ＶＲ１调脉宽。ＴＲ１为推动级，脉冲变压器Ｔ１采用反极性激励，即ＴＲ１导通时ＴＲ２截止，ＴＲ１截止时ＴＲ２导通，Ｄ３、Ｃ９、ＶＲ３、Ｒ７及Ｄ４、Ｒ６、ＴＲ３组成高压保护电路。ＶＲ２用于调频率，调节ＶＲ２可调整高压大小。 ＶＲ２选用精密可调电阻。Ｔ２可选用彩电行输出变压器变通使用。笔者选用的是东洋ＳＥ－１４３８Ｇ系列３５ｃｍ（１４英寸）彩电的行输出变压器，采用此变压器阳极电压可达２０ｋＶ，再适当选取Ｒ８的阻值使加速极电压为＋１０００Ｖ、Ｒ９的阻值使聚焦极电压为＋３．２ｋＶ即可。整个部件采用铝盒封装，铝壳接地，这样可减少对电路干扰。 直流升压电压电路图集锦: 三极管升压电路:
一种非常实用的Boost升压电路原理详解
一种实用的BOOST电路 0 引言 在实际应用中经常会涉及到升压电路的设计，对于较大的功率输出，如70W以上的DC ／DC升压电路，由于专用升压芯片内部开关管的限制，难于做到大功率升压变换，而且芯片的价格昂贵，在实际应用时受到很大限制。考虑到Boost升压结构外接开关管选择余地很大，选择合适的控制芯片，便可设计出大功率输出的DC／DC升压电路。 UC3S42是一种电流型脉宽调制电源芯片，价格低廉，广泛应用于电子信息设备的电源电路设计，常用作隔离回扫式开关电源的控制电路，根据UC3842的功能特点，结合Boos t拓扑结构，完全可设计成电流型控制的升压DC／DC电路，且外接元器件少，控制灵活，成本低，输出功率容易做到100W以上，具有其他专用芯片难以实现的功能。 1 UC3842芯片的特点 UC3842工作电压为16~30V，工作电流约15mA。芯片内有一个频率可设置的振荡器；一个能够源出和吸入大电流的图腾式输出结构，特别适用于MoSFET的驱动；一个固定温度补偿的基准电压和高增益误差放大器、电流传感器；具有锁存功能的逻辑电路和能提供逐个脉冲限流控制的PWM比较器，最大占空比可达100％。另外，具有内部保护功能，如滞后式欠压锁定、可控制的输出死区时间等。 由UC3842设计的DC／DC升压电路属于电流型控制，电路中直接用误差信号控制电感峰值电流，然后间接地控制PWM脉冲宽度。这种电流型控制电路的主要特点是： 1)输入电压的变化引起电感电流斜坡的变化，电感电流自动调整而不需要误差放大器输出变化，改善了瞬态电压调整率； 2)电流型控制检测电感电流和开关电流，并在逐个脉冲的基础上同误差放大器的输出比较，控制PWM脉宽，由于电感电流随误差信号的变化而变化，从而更容易设置控制环路，改善了线性调整率； 3)简化了限流电路，在保证电源工作可靠性的同时，电流限制使电感和开关管更有效地工作； 4)电流型控制电路中需要对电感电流的斜坡进行补偿，因为，平均电感电流大小是决定输出大小的因素，在占空比不同的情况下，峰值电感电流的变化不能与平均电感电流变化相对应，特别是占空比，50％的不稳定性，存在难以校正的峰值电流与平均电流的误差，即使占空比<50％，也可能发生高频次谐波振荡，因而需要斜坡补偿，使峰值电感电流与平均电感电流变化相一致，但是，同步不失真的斜坡补偿技术实现上有一定的难度。
单片机课程设计心得体会范文
单片机课程设计心得体会范文 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能 力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。 学生只有对自己、对英语及其文化、对英语学习有积极的情感，才能保持英语学习的 动力并取得成绩。消极的情感不仅会影响英语学习的效果，而且会影响学生的长远发展。 因此，在英语教学中我应该自始至终关注学生的情感，努力营造宽松、民主、和谐的教学 氛围。为此英语教师要做到: 其次，精心选择自然环境，引导学生抽象食物链、生产者、消费者概念。草原环境只 是个引子，要想抽象概念，必须要从个体到一般。于是，我选择了菜园里、森林里两个环境，让学生巩固用图例表达食物联系的方法，并学习如何在图片中表达食物联系，为后续 活动打下基础。 回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同 时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通 过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的， 只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从 而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困 难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了 自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说三极管PNP管脚不懂怎么放置，不懂分得二极管的正负极，对单片机汇编语言掌握得不好……通 过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。 这次单片机课程设计我们历时两个星期，在我们班里算是倒数几组完成的吧，但经过 这两个星期的实践和体验下来，我们又怎么会去在乎那个先后问题呢，因为对我来说学到 的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更 深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了 一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能! 为了让我们能更好的理解什么是高效课堂，教研部还多次带领着我们听一些高效课堂 的讲座，听后真是受益匪浅。要想培养好学生的学习习惯并非一朝一夕的事，要循序渐进。这些话语说起来容易做起来难，所以作为新一代的人民教师一定要认真对待这项艰巨的任务，让学生在我们的课堂上不断的养成良好的学习习惯，培养出一个个优秀的人才。
直流升压斩波电路课程设计
《电力电子技术》课程设计说明书直流升压斩波电路设计 学院：电气与信息工程学院 学生姓名：凌昇 指导教师：董恒职称/学位硕士 专业：电气工程及其自动化 班级：电气本1201 学号：1230120148 完成时间：2015年6月
绪论............................................................ - 1 - 1 直流升压斩波电路的设计思想.................................... - 3 - 1.1直流升压斩波电路原理...................................... - 3 - 1.2参数计算.................................................. - 4 - 2 直流升压斩波电路驱动电路设计.................................. - 5 - 3直流升压斩波电路保护电路设计.................................. - 6 - 3.1过电流保护电路............................................ - 6 - 3.2过电压保护电路............................................ - 6 - 4 直流升压斩波电路总电路的设计.................................. - 8 - 5 直流升压斩波电路仿真.......................................... - 9 - 5.1仿真模型的选择............................................ - 9 - 5.2仿真结果及分析............................................ - 9 - 致谢............................................... 错误！未定义书签。参考文献....................................................... - 12 - 附录：元件清单................................................. - 13 -
单片机硬件设计经验总结
单片机硬件设计经验总结 下面是总结的一些设计中应注意的问题，和单片机硬件设计原则，希望大家能看完 （1）在元器件的布局方面，应该把相互有关的元件尽量放得靠近一些，例如，时钟发生器、晶振、CPU的时钟输入端都易产生噪声，在放置的时候应把它们靠近些。对于那些易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路开关电路等，应尽量使其远离单片机的逻辑控制电路和存储电路（ROM、RAM），如果可能的话，可以将这些电路另外制成电路板，这样有利于抗干扰，提高电路工作的可靠性。 （2）尽量在关键元件，如ROM、RAM等芯片旁边安装去耦电容。实际上，印制电路板走线、引脚连线和接线等都可能含有较大的电感效应。大的电感可能会在Vcc走线上引起严重的开关噪声尖峰。防止Vcc走线上开关噪声尖峰的唯一方法，是在VCC与电源地之间安放一个0.1uF的电子去耦电容。如果电路板上使用的是表面贴装元件，可以用片状电容直接紧靠着元件，在Vcc引脚上固定。最好是使用瓷片电容，这是因为这种电容具有较低的静电损耗（ESL）和高频阻抗，另外这种电容温度和时间上的介质稳定性也很不错。尽量不要使用钽电容，因为在高频下它的阻抗较高。 在安放去耦电容时需要注意以下几点：
在印制电路板的电源输入端跨接100uF左右的电解电容，如果体积允许的话，电容量大一些则更好。 原则上每个集成电路芯片的旁边都需要放置一个0.01uF的瓷片电容，如果电路板的空隙太小而放置不下时，可以每10个芯片左右放置一个1～10的钽电容。 对于抗干扰能力弱、关断时电流变化大的元件和RAM、ROM等存储元件，应该在电源线（Vcc）和地线之间接入去耦电容。 电容的引线不要太长，特别是高频旁路电容不能带引线。 （3）在单片机控制系统中，地线的种类有很多，有系统地、屏蔽地、逻辑地、模拟地等，地线是否布局合理，将决定电路板的抗干扰能力。在设计地线和接地点的时候，应该考虑以下问题：逻辑地和模拟地要分开布线，不能合用，将它们各自的地线分别与相应的电源地线相连。在设计时，模拟地线应尽量加粗，而且尽量加大引出端的接地面积。一般来讲，对于输入输出的模拟信号，与单片机电路之间最好通过光耦进行隔离。 在设计逻辑电路的印制电路版时，其地线应构成闭环形式，提高电路的抗干扰能力。 地线应尽量的粗。如果地线很细的话，则地线电阻将会较大，造成接地电位随电流的变化而变化，致使信号电平不稳，导致电路的抗干扰能力下降。在布线空间允许的情况下，要保证主要地线的宽度至少在2～3mm以上，元件引脚上的接地线应该在1.5mm左右。 要注意接地点的选择。当电路板上信号频率低于1MHz时，由于