2023年TI杯省級電子設(shè)計競賽題

Ａ題:降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源【本科組】20２３年7月27日星期三摘要，

人們對其需求量日益增長，

并且對電源的效率、體積、重量及可靠性等方面提出了更高的規(guī)定。開關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕等優(yōu)勢在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的線性電源。本系統(tǒng)是以TI公司的降壓控制器ＬM5117芯片和CSD１8532KCSMOＳ場效應(yīng)管為核心器件設(shè)計而成的一個降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源。該系統(tǒng)能實現(xiàn)16V到5V直流電壓的轉(zhuǎn)換,輸出電流范圍是０~3A,且電源有辨認負載的功能。本系統(tǒng)具有調(diào)整速度快,精度高，電壓調(diào)整率低，負載調(diào)整率低,效率高,體積小，重量輕，輸出紋波小等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：LM5１1７；CSD185３2ＫCＳ;穩(wěn)壓電源；負載辨認。一、方案論證1．1電源變換電路方案論證1.２穩(wěn)壓控制方法的方案選擇1.3過電流保護模塊1.4負載辨認模塊二、理論分析與計算２.１減少紋波的方法?V2.2ＤC-DＣ變換方法2.3穩(wěn)壓控制方法2.4系統(tǒng)電路各參數(shù)設(shè)計Rt=所以Rt選定了2２.1ｋ?的標準值。最大電感紋波電流出現(xiàn)在最大輸入電壓時。通常情況下,20%至40%的滿載電流是在磁芯損耗和電感銅損之間一個很好的折中方案。較高的紋波電流可以使用較小尺寸的電感器,但為了平滑輸出的紋波電壓,輸出電容要承擔(dān)更大的負荷。對于這個例子,選擇的紋波電流為９A的４0%Lo=Lo=5VLo選擇２５.９μＨ時Ipp在最小輸入電壓時Ippmax電流檢測電阻：RR通過增并聯(lián)０.1?檢測電阻，可實現(xiàn)Rｓ的值。電感電流斜坡信號是通過Ｒrａmp和Cｒaｍｐ仿真的。對于這個例子,Cramｐ值設(shè)立在8２０pF的標準電容值。運用電感器可選擇檢測電阻和K系數(shù),Rramp值可以計算如下：Rramp=Rramp=自舉電容CHB這個設(shè)計選擇的值為0.47μＦVCC電容這個設(shè)計選擇了1μF的值。VIN濾波器RVIN、CＶINVＩＮ上的Ｒ-Ｃ濾波器（RVIN、CＶIN)是可選的。濾波器有助于防止注入到ＶIN引腳的高頻開關(guān)噪聲引起的故障。在這個例子中，CＶIＮ使用了0.47μF陶瓷電容器。ＲVIN選定為３．９?。tss= 對于這個例子，軟啟動時間為8mｓ，CＳＳ選擇的值為0.1μF.fCROSS=Fsw10Rcomp=2RCOMP選擇的標準值為２7.4k?。Ccomp=Rload×CoutRcompChf=Resr×Cout×CcompRcomp×Ccomp-Resr×CoutChf=輸出分壓器RFB1和ＲFB２設(shè)立輸出電壓電平。這些電阻的比值計算公式為：RFB2RFB1=Vout0.8V-1選取RＦＢ2為三、硬件電路單元設(shè)計３.1過電流保護電路原理簡述：規(guī)定電源具有過流保護功能，動作電流IOth=3.2±0.1A；我們采用的辦法是運用LＭ5１17芯片的CM端口輸出的電壓與輸出平均電流成正比。采用帶正反饋的比較器將ＣM端電壓與基準電壓比較，當(dāng)輸入電壓高于動作電壓時，運放輸出電平由低電平翻轉(zhuǎn)成高電平，使三極管導(dǎo)通，從而將3．２負載辨認電路３.3LＣ濾波電路單元四、測試方案與測試結(jié)果４.1測試儀器與測試條件4.1.１測試儀器序號名稱、型號、規(guī)格數(shù)量1TＤS21０數(shù)字存儲示波器（60ＭＨz、１.0GS/ｓ)12UT7０A數(shù)字萬用表１４.1.2測試條件4.2測試結(jié)果4．2．1電壓偏差測試序號額定輸入電壓Ｖ額定輸出電壓V實際輸出電壓ｖ偏差１1５.874.964．94２0mv?4.2．2額定輸入電壓下,最大輸出電流測試序號額定電壓最大輸出電流115．3.26IO4.２.3紋波電壓測試序號電壓峰峰值１１0mv?UOPP≤50mV(４.2．4負載調(diào)整率測試序號ＩｏｍaxUo滿載IｏｍｉnUｏ輕載負載調(diào)整率１3A5．0０V0.６A４.96V０.8%Si=４.2．5電壓調(diào)整率測試序號Uo變化電壓調(diào)整率１UO17.6V-U０.2%2UO16V-U０．2%SV=4.２．6效率測試η≥85%（?η=UO×IoUi×Ii=4.93×2.974.2．7過電流保護功能實際測的的