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通密度。计算出Ap的值，于手册对照，选用大于Ap值产品，就可以查到对应铁心的截面积，公式为N?LIm确定绕组匝数。 BmAe2.4.3 标度转换技术
本次设计使用了ADC0809，这种芯片只能采样0到5V的电压，所采集回来的电压对应的是0到255的数字量，而用户从键盘输入的是电压值。
控制系统检测被控对象的参数是有不同数值与量纲。所有这些参数都需要通过变送器转换为电信号，再通过A/D转换器或者V/F变换器转换为计算机所能处理的数字量。必须把这些数据转换成相应的不同量纲的物理量。这就是标度变换技术。
我们这次设计标度转换为：
键盘输入为：0到12V；采样0到5V电压对应数字量为0到255 变换程序：
r=input*255/12;//input为键盘输入值,r为转换后的数字量
就是说使预置的0到12v的转换为0到255的数字量，这样单片机系统才能够进行正确的比较处理。
2.5 开关变换器的结构分析与选择
开关电源核心是脉冲控制电路与高频开关变换电路。输出电压平均值
Vo?Ton/(Ton?Toff)?Vi,控制电路根据反馈电压控制高频开关管的导通时间（Ton）与
截止时间（Toff），达到控制输出电压目的。隔离电路采用高频隔离变压器与高频变化器。开关电源的四中组态为：（1）Buck变换器；（2）Boost变换器；（3）Buck-Boost变换器；（4）CUK变换器。
2.5.1 降压变换电路分析
这些开关电源是直流供电，它们输入电压总是比输出电压高。
当开关管饱和导通时，电能储存在电感中，同时也流向负载。当开关元件被控制截止时，由于电感上的电流不能跳变，储存于电感中的能量继续供给负载，电容的作用是平滑输出。电路中负载电阻与开关管是串联，因此称为串联开关电源。
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L1100uH Q1 vt1电路的输入电压D31N5817C4470uf输出电压脉宽调制信号输入
图2—6 Buck变换器
开关管导通，当电感电流上升到等于Io时，电容停止向负载供电，此时输出电压达到最小值。随着电感电流的继续上升，电容开始充电，Vo从最低值开始上升。当开关管截止时，电感上电流处于最大，此后电感上电流开始下降，但电流仍比Io大，所以电容仍处于充电状态，输出电压Vo继续上升。当电感电流下降到Io时，电容停止充电，此时电容上电压达到最大值。因为电感电流下降，所以电容放电，Vo从最大值慢慢开始下降。假设开关管的导通时间为Ton,截止时间为Toff,并且开关管和电感为理想元件，则
Vo?Ton/(Ton?Toff)*Ui?DVi,其中D?Ton/(Ton?Toff)?Ton/T为开关的脉冲占空
比。假设开关管导通状态，截止时间为0，则Vo?Vi；假设开关管一直截止，导通时间为零，则Vo?0，随着Ton与Toff的比例不同，输出电压Vo为0—Vo之间的各种值。
我们来分析该电路的工作原理：开关管导通，发射极上的电压为
Ve?Vi?Vces （2-1）
Vces为开关管饱和压降，Vi为输入电压，那么电感电压VL为Ve?Vo?LdIL,IL为电dt感电流，则在经历Ton以后，开关管截止，此时电感电流最大，电流值为
ILmax?(Ve?Vo)Ton/L （2-2）
当这时，电感储能是： WL?电的电量是
Q1?12LI?(Ve?Vo)2Ton2/2L，因为电感对电容充电，充21*ILmax*Ton?(Ve?Vo)ton2/2L （2-3） 2这期间，输入电压给电路能量是
W?Ve?Q?Ve?(Ve?Vo)?ton2/2L （2-4）
W?[(Ve?Vo)2?(Ve?Vo)?Ve)]?ton2/2L?（4）式经过变换得：
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1LILmax?Vo?Q即2哈尔滨剑桥学院毕业论文
是电感中储存的磁能和电容储存的电能。
当开关管截止后，电感电流不能突变，电感产生感应电势，使得续流二极管导通，电感通过电路向负载放出能量，若二极管正向导通压降为Vd，已知电感上的二级管降压与输出电压、电压之间有这样的关系：?(Vd?Vo)?LdIL dt我们通过下面的式子算出电感电流由最大值为0的时间，
t?ILmax?LVe?Vo??ton （2-5）
VoVo开关管截止期间电容充电量是
11ILmax2L(Ve?Vo)2Q2??ILmax?t????ton2 （2-6）
22Vo2LVo续流二极管作用是使电感电流在开关管截止时可以连续变化，若控制信号的每一个脉冲都可以完全工作，就会有T?ton?t，那么让电感在导通期间存储的能量，能在t时间内，就可以完全释放给电路。
我们可以根据能量守恒定理来证明，
W?VoIoT （2-7）
代入（4）式得Io?VeVe?VoVeQ??ton2?? （2-8） Vo2LTVoT所以我们知道了，脉冲周期越小或导通时间越大，输出电流就越大，我们需要提高电源输出功率时，就可以通过提高开关管的工作频率。
2.5.2 升压型变换电路
升压式开关电源的输出电压总是高于输入电压 Ui，且极性是相同的。因为负载与开关管是并联，所以称为并联开关电源。
2.5.3 Buck-Boost型变换器
极性变换式电源输入电压和输出电压极性是相反的，输入的电压绝对值要低于输出电压绝对值，否则将和降压式开关电源混淆，当开关管导通时，输入电压加在电感上，产生电流，电感进行储能，二极管反向截止。晶体管截止时，电感上电流逐渐减小，感应电动势使二极管导通，给电容充电，电容上的电压与输入电压极性相反。当负载上的电压要跌落时，电容再次给负载放电，这时可使输出电压高于输入电压。
这几种开关电路都有各自特点，我们的任务要求电源在12到3伏之内可调，但输入电压为14.3V，因此采用降压型开关变换电路，通过调制输出占空比为90%到0的脉冲，
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使得电源在要求范围之内可以调节。
2.6 开关电路的器件参数和选择
2.6.1 功率开关管的选择
开关管是电源最重要要的工作器件，正确选择，是电源成功制作的基础。
第一，开关管截止时间不可以过长，若截止时间过长，开关管的上一个控制脉冲就已经结束，当下一个控制脉冲已经到来时，就会造成开关管没有完全关断，就马上就进入下一个导通周期，这样会造成电源损坏。
第二，开关的导通时间也不可以过长。若开关频率较高，开关管截止与导通的频率频繁，导通时间过长，就意味开关管有更多时间是在放大状态下工作的，这样开关管功耗就会迅速增大，电源的效率降低。
我的论文中电源工作频率为24.9千赫兹，根据设计前辈们的经验，功率开关管的导通时间不宜超过1.49us，截止时间不可以超过1us。
当开关管导通的时候。 计算如下：
电感电流的平均值等于负载电流Io，则有为I?ILmax?ILmin?Io，流过开关管的电流平均值
2ILmax?ILmintonton??Io??D?Io，忽略开关管导通压降，有
2TTVi?VoILmax?ton?ILmin，整理方程消去ILmin得到
LVotoff （2-9） ILmax?Io?2LVotoff，得出额定输出电流是1A，得出集电极电流小于2A 2L电流流过开关管最大电流等于电感电流最大值，所以 Icm?Io?当开关管截止的时侯，电源全部输入电压都会加在开关管的发射极两端与集电极。因此其耐压值就一定要大于集电极输入电压，因为考虑到开关瞬间滤波电感和电网波动所产生的浪涌电压，选取耐压值为输入电压的2倍。
输入电压为14.4v，则开关管耐压应大于2?14.4?28.8v，根据数据手册，选择的晶体管型号为D882，耐压值40V，集电极电流3A，功率10W。
2.6.2 滤波电容的选择
电容滤波原理是：利用电容在截止期间释放能量、在整流二极管导通期间储存能量的
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作用。滤波一方面尽量降低输出电压中的脉动成分，另一方面尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电源的输出电压。
由于电感电流仍小于输出电流，电容向负载放电，电压下降，产生纹波，在一个脉冲周期中，电容所释放的电量为Io?T，设纹波电压峰峰值为?Vp?p，则有
?Vp?p?Io?T/C?C??Vp?P?T （2-10） Io任务要求为?Vp?p?100mv,Io?1A,因此脉冲频率是25千赫兹，周期40us
?C?0.1v?40?10?6?4uf，选取电容量470uf铝电解的电容。 1A2.6.3储能电感的选择
开关管饱和导通时，其饱和压降可以忽略，则电感感应电动势为
Vi?Vo?LILmax?ILmin （ 2-11）
tonton(Vi?Vo)?L? （ 2-12）
ILmax?ILmin电感电流变化量和负载电流的变化量相等，为了使电感电流在负载电流最小时，仍保持连续，取ILmax?ILmin?2Iomin，Iomin为负载最小电流。代入式（11）得 L?Vi?VoVoton ，根据Vo?DVi?ton? ，所以电感计算是
2IominfVi L?VoVo(1?) （2-13）
2fIominVi负载电流最小值为0.5安，Vo?12v,Vi?14.4v,f?25kHz代入公式，算得电感量为76.8uH,取电感量为100uH，电感量越大，储能就越大，因为是在高频下工作，电感选用磁铁心电感，为防止电感饱和，选择饱和电流为2A。
2.6.4续流二极管的选择
根据Buck变换器的工作原理，开关截止时，续流二极管导通，电感的磁能转换为电能，二极管起到续流的作用，选择超快恢复二极管，根据本次设计的要求，选择电流大于
1.5A,耐压大于30v的肖特基二极管。
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基于单片机控制的开关电源的设计 - 图文
