中北大学
课 程 设 计 说 明 书
学生姓名: 学 院: 专 业: 题 目:
学 号：
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 ···················· 6 3.3 效率分析及计算 ······················ 6 3.4 硬件电路原理图 ······················ 7 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 ······················· 9 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，熟悉单片机的工作原理。 3.掌握基于单片机系统的开发设计。
2 课程设计内容和要求
2.1 设计内容
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。 2.2 设计要求
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； 2、最大输出电流IOmax：2A；
3、U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）； 4、IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）；
5、输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； 6、DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
发挥部分：
1、进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）；
2、进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）； 3、提高效率，使效率≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
4、能对输出电压进行键盘设定和步进调整，同时显示输出电压电流。
3 设计方案及实现情况
3.1 设计方案及论证 3.1.1 DC-DC主回路拓扑
方案一：图1是间接直流变流电路：结构如图1-1所示，可以实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远小于或远大于1的情形，但由于采用多次变换，电路中的损耗较大，效率较低，而且结构较为复杂。
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图1 间接直流电路
方案二： Boost升压斩波电路：拓扑结构如图1-2所示。开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持住，输出电压与输入电压的关系为UO=(ton+toff)，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。（如图2）
LEVDC UORL
图2 boost升压电路
综合比较，我们选择方案二。 3.1.2 控制方案选择
方案一：利用PWM专用芯片产生PWM控制信号。此法较易实现，工作较稳定，但不易实现输出电压的键盘设定和步进调整。
方案二：利用KL26单片机产生PWM控制信号。让单片机根据反馈信号对PWM信号做出相应调整以实现稳压输出。这种方案实现起来较为灵活，可以通过调试针对本身系统做出配套的优化。但是系统调试比较复杂。 我们选择方案二 。 3.2 工作原理及框图 3.2.1 Boost升压主电路
图3是Boost升压电路包括驱动电路和Boost升压基本电路。电力晶体管（GTR）耐
压高、工作频率较低、开关损耗大；电力场效应管（Power MOSFET）开关损耗小、工作频率较高。从工作频率和降低损耗的角度考虑，选择电力场效应管作为开关管IRF540。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。
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系统集成说明书
