文档介绍：DCDC设计实例

设计一个PWM开关稳压电源。
要求: 输入电压 1-2 V 升压 5-20V

方案1:
实验原理
开关稳压电源原理如图
     和串联反馈式稳压电路相比,电路增加了LC滤波电路以及产生固定频率的三角波电压发生器和比较其组成的控制电路。Vi为整流滤波电路输出电压,Vb为比较器输出电压。Vb>0时,三极管饱和导通,二极管D截止,电感储能,电容充电,。而Vb<0时,三极管截止,滤波电感产生自感电势,二极管导通,于是电感中储存的能量向负载释放。输出电压Vo位Vo=qV1,q为脉冲波形的占空比,故称脉宽调制开关稳压电源。
当Vf>Vref时,比较放大器输出电压Va为负值,Va与固定频率三角波电压Vt相比较,得到Vb的的方波波型,其占孔比q<50%,使输出电压下降到预定的稳压值。同理,V1下降,Vo也下降,Vf<Vref,Va为正值,Vb的占空比<50%,输出电压上升到预定值。
具体实验电路
三角波发生器电路为
方案2:
DC/DC变换器的基本类型
        开关电源是进行交流/直流、直流/直流,直流/交流的功率变换的电源,其核心部分就是DC/DC变换器。其工作原理:控制通/断电时间比可以改变的电子开关元件,将直流电能变换为脉冲状交流电能,然后通过储能元件或变压器对脉冲交流电能的幅度按人们的要求做必要的变换,再经平滑滤波器变为直流。
升压型变换器
        如图表1,当开关管VT导通时,电流经电感L和开关管入地,电感上的电压降左端为正,右端为负,随着电流的增大,储存于电感中的磁能增大;当开关管截止时,电感上的电压调转极性,左端为负,右端为正,二极管导通,电流对电容C充电。可见,输出电压UO高于输入电压UI。在VT导通,VD截止期,负载上的电流是有电容放电维持的。
在开关管和二极管导通时的电压降远比输入的电压小时,则在VT导通期间
ILMAX=ILMIN+UI/L*ton
在VT截止期间
ILMIN=ILMAX-(UO-UI)/L*toff
由以上二式可得
UO=UI(ton-toff)/toff=1/(1-D)*UI
图表 1
。
                          ,
                          ,
方案3:
电路原理:
串联反馈式稳压电路调整管工作在线性放大区,当负载电流较大时,调整管的集电极损耗相当大,电源效率低,开关电源克服了上述缺点,调整管工作在饱和导通和截止两种状态,由于管子饱和导通时管压降Vm和截止时管子的漏电流Icq皆很小,管耗主要发生在状态转换时,电源效率可达到80%—90%,且体积小,重量轻。
开关型稳压电路和串联反馈式稳压电路相比,电路增加了LC滤波电路以及脉宽调制电路(由产生固定频率的三角波发生器和比较器组成),电路输出电压平均值为:
V0=Ton/T(VI-VCES)+(-VD)Toff/T≈VITon/T=qVI
上式中,Ton是调整管T的导通时间,Toff是调整管T的截止时间,并忽略电感的支流压降,q=Ton/T为脉冲波形占空比。
在闭环情况下,电路能通过负反馈调节占空比,从而自动调节电压。
电路设计:
该电路需要设计一个三角波发生电路,开关电路,滤波电路,负反馈电路,和一个减法器(比较放大作用)。先做子电路:
:(封装为“三角波”子电路)
该电路参数如下:
周期:T=4(RW1/R2)RW2C=1ms
        频率:f=1/T=1KHZ
        三角波峰值:V0=(RW1/R2)Vz≈10V
波形图如下:
,然后放大一倍。输入分别为基准电压VRET和反馈电压VF,输出电压Va可在一定范围浮动。从而调节占空比,来控制稳压电路输出电压VO,减法器电路如下:(封装为“减法”子电路)
电路参数设置如图,可得: Vout=(R4/R3)(V4-V3)          =(R4/R3)(1+2R2/R1)(V2-V1)
        =4(V2-V1)

当稳压电路的输入电压VI增加导致VO增大,从而VF增大,为了能稳压,电路必须能使方波占空比减小,从下面分析会看到,也就是使Va ,VRET接V2.
子电路设计好了,下面来看完整的串联型开关型稳压电路,具体电路如下图:
外部输入电压有波动,通过稳压电路后可得到稳定的电压输出。通过调节滑动变阻器,
可调节反馈电压大小,从而调节占空比大小,这样便满足输出电压在5~20V可调。
电路调