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中北大学 课 程 设 计 说 明 书 ? ? ? 学生姓名: 学 号： 学 院: 专 业: 题 目: ? ? ? ? ? 2015 年 7 月 1 日目录 1 课程设计目的 1 2 课程设计内容和要求 1 2.1 设计内容 1 2.2 设计要求 1 3 设计方案及实现情况 1 3.1 设计方案及论证 1 3.1.1 DC-DC主回路拓扑 1 3.1.2 控制方案选择 2 3.2 工作原理及框图 2 3.2.1 Boost升压主电路 2 3.2.2开机保护电路 4 3.2.3开关管保护电路 4 3.2.4 输出滤波和输出过流保护 4 3.2.5 KL26主控电路及采集 5 3.2.6 键盘输入及显示 5 3.3 效率分析及计算 6 3.4 硬件电路原理图 6 3.5 仿真分析 7 3.6 PCB版图设计 8 3.7 系统测试 8 3.7.1测试使用的仪器 8 3.7.2测试方法 8 3.7.3测试数据 8 3.7.4 指标完成 9 4 课程设计总结 9 参考文献 9 1 课程设计目的 1.学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握开关电源的工作原理 2.掌握C语言开发设计熟悉单片机的原理 3.掌握基于单片机的开发设计 设计并制作一个开关稳压电源。输入220V交流电，输出30V~36V可调直 流电。通过液晶屏显示。 基本要求：（在电阻负载条件下，使电源满足下述要求 1、输出电压UO可调范围：30V～36V； 最大输出电流：2A； U2从15V变到21V时，电压调整率SU2%（IO=2A）； 4IO从0变到2A时，负载调整率SI5%（U2=18V）； 输出纹波电压峰-峰值UO1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； 的效率%（U2=18V,UO=36V,IO=2A） 发挥部分： 进一步提高电压调整率使SU0.2%（IO=2A） 2、进一步提高负载调整率，SI≤0.5%（U2=18V）； 3提高效率，使%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； 能对输出电压进行键盘设定和步进调整同时输出压电流论证 .1.1 DC-DC主回路拓扑 方案一：图直流电路（如图2） 图2 boost升压电路.1.2 控制方案选择 输出电压键盘设定和步进调整选择方案二 3.2.1 Boost升压主电路540。选择ESAD85M-009型肖特基二极管，其导通压降小，通过1 A电流时仅为0.35V，并且恢复时间短。实际使用时为降低导通压降将两个肖特基二极管并联。 电感值的计算： 其中，m是脉动电流与平均电流之比取为0.25，开关频率f=20 kHz,输出电压为36V时，LB=527.48μH，取530μH。电感线径的计算：最大电流IL为2.5A，电流密度J取4 A/mm2，线径为d,则由得d=0.892 mm,工作频率为20kHz,需考虑趋肤效应，制作中采取多线并绕方式，既不过流使用，又避免了趋肤效应导致漆包线有效面积的减小。 （2） 其中，ΔUO为负载电压变化量，取20 mV,f=20kHz,UO=36V时,CB=1465μF,取为2000μF，实际电路中用多只电容并联实现，减小电容的串联等效电阻（ESR），起到减小输出电压纹波的作用，更好地实现稳压。 （）boost损耗计算： 代入数据得 IO-RMS=2.069 A 而电容的损耗 等效串联电阻ESR取为10 mΩ，代入得PCO1=0.0428 W 图 3 主回路 3.2.2开机保护电路 当电瞬间，电阻很大，从而对其（如图） 保护 3.2.3开关管保护电路 达到mv的时候比较器输出高电平，接高电平，从而为了防止尖峰电流的产生使芯片误判我们采用逐波锁电路。（如图） 保护电路.2.4 输出滤波和输出流保护 采用电进行滤波，效果比使用电容，们通过康铜丝采集电流。当.5A的时候打开继电器。从而电源。图 代入得L=215.80 μH，取220μH 图 6 过流保护电路 3.2.5 KL26主控电路采集 ； 当U2=15V，UO=36V时，UIN=1.2*U2-2V=16V， 最大值DMAX=0.556； 当U2=21V，UO=30V时，UIN=1.4*U2-2V=27.4V，最小值DMIN=0.087 系统对于单片机A/D采样精度的要求：题目中最高的精度要求为0.2%，欲达到这一精度，A/D精度要达到1/500，即至少为9位A/D，MP430内置A/D为12位，只要合理设定测量范围，完全可以达到题目的精度要求。 3.2.6 键盘输入及显示 3.3 效率分析U2=18V,输出电压UO=36V,输出电流IO=2A） DC-DC电路输入电压UIN=1.2*U2-2V=19