基于单片机的降压型dc-dc变换实验系统设计_综合设计说明书(编辑修改稿)

基于单片机的降压型dc-dc变换实验系统设计_综合设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

13 结 论 15 参考文献 16 吉林化工学院 信息与控制工程学院 专业综合 设计说明书 1 第 1 章 专业综合设计的目的 专业综合设计是学生理论联系实际的重要实践教 学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。 通过专业综合设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计（论文）奠定基础。 1．进一步巩固和加深学生所学一门或几门相关专业课（或专业基础课）理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能； 2．培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力； 3．培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。 基于单片机的降压型 DCDC变换实验系统 设计 2 第 2 章 总体电路说明 课题背景和意义 DCDC 直流变 换作为开关电源的一个重要组成部分，广泛应用于工业生产、家用电器、计算机、航天卫星、军事科研等领域中，用于对电能进行转换、加工和调节。 因此，近年来 DCDC 变换器的研究倍受关注。 随着软开关技术的发展，新颖的控制方法不断采用， DCDC 变换器也不断的朝着高效率、高可靠性的模块化开关电源方向发展。 传统直流稳压电源中的 DCDC 变换是通过粗调波段开关及细调电位器来调节的，这种变换稳压精度不高、电路结构复杂、不易校准，而采用单片机的数字式控制能使 DCDC 变换较好地解决了以上问题。 DCDC 变换器的定义及 分类 直流斩波电路（ DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也成为 DCDC 变换器。 DCDC 变换器的种类较多，包括 6 种基本的斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、 Cuk 斩波电路、 Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路，其中前两种是最基本的电路 [1]。 DCDC 变换器的基本工作原理 降压斩波电路和升压斩波电路的应用最为广泛，理解了这两种电路对理解其它类型的斩波电路有很大的帮助，下面分别对这两种斩波电路的工作原理进行介绍。 升压斩波电路 降 压斩波电路（ Boost Chopper）如图 21 所示。 该电路中 L 是储能电感； V 是全控型器件； VD是二极管； C 是储能电容。 图 21升压斩波电路 1．工作原理： 假设 L和 C 值很大。 V 处于通态时，电源 E向电感 L充电，电流恒定 I1，电容 C 向负载 R供电，输出电压 Uo 恒定。 V处于断态时，电源 E 和电感 L 同时向电容 C 充 电， 并向负载提供能量。 升压斩波电路的工作波形如图 22 所示。 吉林化工学院 信息与控制工程学院 专业综合 设计说明书 3 图 22 升压斩波电路工作波形 2．数量关系： （ 1） 设 V 通态的时间为 ton，此阶段 L 上积蓄的能量为 1onEIt ； （ 2） 设 V 断态的时间为 toff，则此期间电感 L 释放能量为   1U E Ito off ； （ 3） 稳态时，一个周期 T 中 L 积蓄能量与释放能量相等。 即 offoon tIEUtIE 11 )(= （ 21） 化简得： EtTEt ttU o f fo f f o f fono =+= （ 22） offT/t 1 ，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路 ， T/toff 为 升压比；升压比的倒数记作β，即 /offtT （ 23） β 和 α的关系： 1 （ 24） 因此，上式可表示为 EαEβU 1 1=1=o （ 25） 电压升高的原因：电感 L 储能 起到使 电压泵升的作用 ， 电容 C 可将输出电压保持住 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 基于单片机的降压型 DCDC变换实验系统 设计 4 oo1 = IUEI。 （ 26） 其中 I1 是假设的电源电流平均值。 与降压斩波电路一样，升压斩波电路可看作直流变压器。 输出电流的平均值 Io 为： RERUI 1 oo （ 27） 降压斩波电路 降压斩波电路（ Buck Chopper）的电路结构如图 23 所示。 该电路中 V 是全控型器件； VD 是续流二极管； L 是储能电感； EM 是负载出现的反电动势。 典型的用途之一是拖 动直流电机，也可带蓄电池负载。 图 23 降压斩波电路 图 24 降压斩波电路工作波形图 1． 工作 作原理 （ 1） t=0 时刻驱动 V 导通，电源 E 向负载供电，负载电压 oUE ，负载电流 io 按指数曲线上升。 （ 2） t=t1 时控制 V 关断，二极管 VD 续流，负载电压 Uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。 通常串接较大电感 L 使负载电流连续且脉动小。 降压斩波电路 波形图如图 24 所示。 吉林化工学院 信息与控制工程学院 专业综合 设计说明书 5 2． 数量关系 （ 1） 电流连续 时 负载电压平均值 设连续电流为 Io，根据能量守恒定律，一个周期输出能量为 on ot IE ，负载和蓄电池吸收能量为()on of o ot t f I U ，得： EαETtEtt tU ==+= ono f fon ono。