DCDC升壓全解PPT課件.ppt

1、升壓型DC-DC電源轉(zhuǎn)換器,信息學(xué)院 電子科學(xué)與技術(shù)系,模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì),1,模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程特點(diǎn),模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 老師：給出實(shí)驗(yàn)方案和具體電子線路 學(xué)生：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理驗(yàn)證,模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 老師：提出設(shè)計(jì)任務(wù)及指標(biāo)要求 學(xué)生：查找資料，確定設(shè)計(jì)方案，仿真驗(yàn)證方案 并確定電路參數(shù)，完成電路安裝及調(diào)試， 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告,2,模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程安排,1st：本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)及電路原理模型介紹；,2st: 仿真電路原理圖（結(jié)構(gòu)+參數(shù))檢查，簽字； 講解設(shè)計(jì)、安排、調(diào)試電路的注意事項(xiàng)； 分發(fā)電路調(diào)試板及器件；,3st：課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫格式等說明； 15:00之后開始電路波形、參數(shù)

2、實(shí)測(cè)檢查；,4st：電路波形、參數(shù)實(shí)測(cè)檢查。,3,本次課程設(shè)計(jì)內(nèi)容安排,升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器相關(guān)介紹 升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器原理介紹 升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方案介紹 EWB及Multisim軟件 注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間,4,一、升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器相關(guān)介紹,DC-DC轉(zhuǎn)換器： 將一個(gè)固定的輸入直流電壓轉(zhuǎn)換成可調(diào)的輸出直流電壓。,DC-DC轉(zhuǎn)換器：分為升壓型和降壓型兩種。,升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器： 通過電感的儲(chǔ)能作用將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與輸入電壓相疊加后作用于負(fù)載，使得輸出電壓大于輸入電壓。,適用場(chǎng)合： 汽車點(diǎn)火裝置、煤氣灶點(diǎn)火、電蚊拍等等。,5,二、升壓DC-D

3、C轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)任務(wù)及要求,(1)設(shè)計(jì)電路，并在 EWB軟件平臺(tái)環(huán)境下進(jìn)行原理 仿真，通過仿真對(duì)設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。,設(shè)計(jì)任務(wù)：,利用555定時(shí)器、運(yùn)放器、三極管、電感、電容及電阻等器件進(jìn)行5V-12V電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn);通過反饋電路穩(wěn)定輸出電壓、輸出電流。,(2)對(duì)設(shè)計(jì)好的電路及參數(shù)，在硬件平臺(tái)上搭建電 路和調(diào)試。,(3)對(duì)電路的實(shí)際輸出、理論計(jì)算、仿真結(jié)果進(jìn)行比 較，分析產(chǎn)生誤差的原因，提出改進(jìn)措施。,6,設(shè)計(jì)要求：,輸入直流電壓為5V，輸出直流電壓為12V/100mA， 電壓可調(diào)范圍1V。 在額定負(fù)載的情況下，輸出電壓跌落30mV； 在額定負(fù)載的情況下，輸出紋波電壓Vopp50mV；

4、 在額定負(fù)載的情況下，輸出尖峰電壓Vopp400mV 功率轉(zhuǎn)換效率大于60%； 過電流保護(hù)(100mA)功能。,7,三、升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器原理介紹,升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器原理介紹：,(1)當(dāng)Vi為高電平時(shí)：VT飽和導(dǎo)通，能量從電源流入，儲(chǔ)存在電感L中，由于VT飽和壓降小，D截止，C中能量釋放給負(fù)載。,(2)當(dāng)Vi為低電平時(shí)：VT截止，由于電感中電流不能突變，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將阻止電流的減小，電動(dòng)勢(shì)極性左負(fù)右正，使D導(dǎo)通，L中能量經(jīng)D對(duì)濾波電容C充電，同時(shí)提供給負(fù)載。,8,L回路充電電阻很小，即時(shí)間 常數(shù)很大，當(dāng)VT管導(dǎo)通時(shí)，L 電流近似是線性增加的。,在VT管導(dǎo)通結(jié)束時(shí)：,在VT管關(guān)斷時(shí)

5、，D導(dǎo)通，L兩端電壓為：,則L中電流為：,在VT管截止結(jié)束時(shí)，流過L的電流為：,因純電感不消耗能量，所以兩個(gè)變化量相等即：,q為Vi的占空比,所以,q越大，Uo越大,9,四、升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方案介紹,振蕩電路：用于產(chǎn)生占空比可調(diào)的開關(guān)控制脈沖， 以調(diào)整開關(guān)電路的工作狀態(tài)；,開關(guān)電路：通過控制大功率三極管的通斷對(duì)升壓電感進(jìn)行 充電和放電，由此產(chǎn)生一個(gè)較高的感應(yīng)電勢(shì)；,濾波電路：濾除升壓電感輸出的躍變幅度較大的脈動(dòng)電壓，輸 出相對(duì)平穩(wěn)的電壓值；,反饋電路：調(diào)整輸出電壓、輸出電流；,10,1、振蕩電路：555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器,U0頻率：,占空比：,具體555多諧振蕩器及頻率、占空比公式

6、推導(dǎo)，自行查略數(shù)電教材書。,11,若f太大：升壓電路中大功率管的管耗太大，易燒毀元件， 且電路轉(zhuǎn)換效率低。,f 和q對(duì)電路性能的影響：,若f太小：大功率管的管耗小，但最終紋波大。,適當(dāng)選擇f的取值是關(guān)鍵！,一般取3K-30K左右，若不合適再適當(dāng)調(diào)整。,占空比的選擇：,占空比若偏小，則U0不能達(dá)到預(yù)期值。,一般取6080左右，若不合適再適當(dāng)調(diào)整。,根據(jù)以上要求，對(duì)R1、R2、C適當(dāng)取值。,12,2、升壓開關(guān)電路： 采用耐壓高的大功率管來實(shí)現(xiàn)升壓電感的充放電。,R5取值：通過調(diào)整其取值，使Q2工作于飽和區(qū)。,R4取值：通過調(diào)整其取值，使Q1工作于飽和區(qū)。,在開關(guān)脈沖為高電平即5V輸入時(shí)：,吸收L的

7、尖峰電壓，保護(hù)Q2不被擊穿,R5取值偏大，Q2工作于放大區(qū)，管耗大，管子發(fā)熱。,R5取值偏小，Q2工作于深度飽和，電路帶小負(fù)載能力減弱。,R5取值100左右,13,3、濾波電路： LC構(gòu)成濾波電路，過濾掉升壓電感輸出的脈動(dòng)電壓，輸出穩(wěn)定的電壓。,輸出紋波產(chǎn)生原因： L輸出的大脈動(dòng)電壓被L1C1濾波后的小脈動(dòng)（紋波）。,輸出尖峰產(chǎn)生原因： L輸出的大脈動(dòng)電壓沒被L1C1濾波掉的尖峰值。,C1越大，紋波越小，但穩(wěn)定Uo時(shí)間越長(zhǎng)。給定C1=1000F,D1作用：與L1、C1構(gòu)成回路，釋放L1電感的反向電場(chǎng)能。,14,4、反饋調(diào)整電路：,電壓采樣反饋電路： 若輸出電壓高于目標(biāo)值，通過反饋電路降低開關(guān)脈

8、沖占空比，減少對(duì)升壓電感的充電時(shí)間，從而降低輸出電壓； 反之，提高占空比，增加對(duì)電感的充電時(shí)間，增加輸出電壓,調(diào)整輸出電壓=12v、輸出電流100mA；,15,電流采樣反饋電路： 若輸出電流超過額定值，通過反饋電路降低開關(guān)脈沖占空比，減少對(duì)升壓電感的充電時(shí)間，從而降低輸出電流，保護(hù)負(fù)載；,做法： 在負(fù)載電路上串聯(lián)一個(gè)小電阻，將負(fù)載電流轉(zhuǎn)換為電壓采樣。,16,電壓電流反饋調(diào)整電路,若運(yùn)放用339芯片，則為OC輸出，那么必須在輸出端接上拉電阻（R4、R5）,OC（即集電極開路）,17,五、仿真軟件,簡(jiǎn)易版：EWB5 ；安裝文件大?。?4.3MB 特點(diǎn)：即插即用型，但器件庫較小，示波器等仿真儀器僅能使用一次。 升級(jí)版：Multisim 10.0 安裝文件大?。?15MB 特點(diǎn)：需安裝軟件并破解，器件庫相對(duì)完善，示波器等仿真儀器可多次使用。,18,EWB仿真軟件的兼容問題,鼠標(biāo)右擊EWB5的軟件圖標(biāo)，點(diǎn)擊屬性，選擇兼容性選項(xiàng)卡，勾選“用兼容模式運(yùn)行這個(gè)程序”，在下拉菜單中選擇： Windows 98 /Windows Me,19,EWB運(yùn)算結(jié)點(diǎn)數(shù)量設(shè)置,若設(shè)置的結(jié)點(diǎn)數(shù)太少，仿真運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)中途停止并報(bào)錯(cuò)的情況，影響仿真結(jié)果。,20,EWB運(yùn)算結(jié)點(diǎn)數(shù)量設(shè)置,21,核心元器件,LF339,NE555,22,六、注意事項(xiàng),大功率三極管、負(fù)載等重要元件的安