一种数字可调的升压型开关电源的设计与实现.
DCDC升压开关电源设计
DCDC升压开关电源设计DC-DC升压开关电源是一种能够将低电压升高至高电压的电源装置，被广泛应用于各个领域中。
本文将介绍DC-DC升压开关电源的设计原理、关键技术以及一些注意事项。
DC-DC升压开关电源的设计原理是基于开关电路的工作原理。
开关电路是通过控制开关管的开关时间比例来调整输出电压的。
当开关管导通时，输入电源经过电感储能，从而增加电能；当开关管关断时，通过电容放电，将储存的能量释放出来，实现输出电压升高。
在设计DC-DC升压开关电路时，需要考虑以下几个关键技术：1.拓扑结构选择：常见的DC-DC升压开关电路拓扑结构有Boost、Flyback等。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景，选取合适的拓扑结构对于提高电路的效率和可靠性非常重要。
2.开关管的选择：开关管是DC-DC升压开关电路中重要的组成部分。
选择合适的开关管需要考虑其导通电阻、关断速度等参数，以及温度、功率和容量等要求。
3.控制电路设计：控制电路负责控制开关管的开关时间比例，从而调整输出电压。
常见的控制方法有脉宽调制(PWM)、频率调制(FM)等。
此外，控制电路还需要考虑保护电路的设计，以提高电路的可靠性。
4.滤波电路设计：DC-DC升压开关电路输出的电压含有大量的高频脉冲噪声。
通过适当设计滤波电路，可以减小输出电压的脉冲噪声，保证输出电压的稳定性和准确性。
此外，在进行DC-DC升压开关电源设计时1.功率匹配：输入电源和输出负载之间的功率匹配非常重要。
如果输入功率过大，开关管可能会因为过载而烧毁；如果输出负载功率过大，可能导致输出电压不稳定。
2.散热设计：开关管在工作过程中会产生大量的热量，需要通过散热器等散热装置将热量散发出去。
合理的散热设计可以保证电路的正常工作和寿命。
3.EMI问题：DC-DC升压开关电源会产生一定的电磁干扰(EMI)，可能对周围的电子设备产生干扰。
在设计时要注意EMI的控制，采取一些抑制措施，如屏蔽、滤波等。
一款DC_DC升压开关电源的设计
| 123一款DC－DC升压开关电源的设计梁启文（湛江师范学院 信息学院，广东 湛江 ５２４０４８）摘 要：介绍了一种单端反激式ＤＣ—ＤＣ变换电路。
以固定频率脉宽调制控制集成ＴＬ４９４为核心，设计制作了一款升压型开关稳压电源，并对该电源进行了实验测试，其测试结果表明：该开关稳压电源具有输入电压范围宽、高负载稳定度、效率高、工作可靠等优点。
关健词：开关电源；ＤＣ—ＤＣ升压；ＴＬ４９４；光电耦合中图分类号：ＴＭ５６４．９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２００８）０４－０１２３－０３A DC-DC Boost Switching Power SupplyLIANG Qi-wen(School of Information Science and Technology ,Zhanjiang Normal College , Zhanjiang 524048 China)Abstract: This paper introduces a single-end fly-back DC-DC inverter circuit. The boost switching power supply is based on TL494 with the characteristic of PWM of constant frequency. The design of the power supply is verified by testing. Keywords: switching power supply; DC-DC step-up; TL494; photo coupling收稿日期：２００７－０１－１４１ 引言开关稳压电源是一门涉及众多学科的复杂技术，它已广泛用于工业、交通、电力、通信、家用电器等领域，现已成为十分热门的技术［１］。
本文就是利用开关电源中的脉冲宽度调制器（ＰＷＭ）技术，采用ＴＬ４９４集成器件设计一种ＤＣ—ＤＣ升压型开关稳压电源，输入交流电压范围为１５～２１Ｖ，直流输出电压为３０－３６Ｖ可调、输出电流为１Ａ，本方案使用的元件少，具有成本低、系统可靠、性能高等优点。
一种大功率可调开关电源的设计方案
一种大功率可调开关电源的设计方案设计方案：大功率可调开关电源一、方案描述本设计方案旨在实现大功率可调开关电源的设计。
开关电源是一种稳定的直流电源，通过调节开关器件的导通和截断来实现输出电压的调节。
本方案将采用开关电源的基本原理，并添加一些改进措施，以提高其功率和可调性。
二、关键技术和参数选择1.输入电压范围：220VAC2.输出电压范围：可调0-60VDC（以60V为例）3.输出电流范围：可调0-20A（以20A为例）4.输出功率：最大功率为1200W5.开关频率：采用高频开关，例如50kHz6.转换效率：高效转换，目标设定在90%以上三、设计流程1.输入电路设计：a.采用220VAC输入，通过整流电路将输入电压转变为整流波形。
b.通过滤波电路对输入电压进行滤波，去除高频杂波和纹波。
2.控制电路设计：a.采用微控制器或专用的开关电源控制IC来实现对开关管的控制和保护功能。
b.设计反馈电路，实时监测输出电压和电流，并通过控制电路对其进行调节。
3.开关电路设计：a.选择适当的功率开关管、二极管和电容，以满足最大输出功率和高效转换的要求。
b.设计恰当的开关电路拓扑结构，如半桥、全桥等，以提高功率密度和性能。
4.输出电路设计：a.通过输出变压器降低输出电压并提高输出电流。
b.根据输出电流的需求选择合适的电感和电容进行滤波和稳压。
5.保护电路设计：a.设置过载保护，当输出电流超过设定值时，自动切断开关管的导通。
b.设置过温保护，当开关管温度达到设定值时，自动切断开关管的导通。
6.效率改进措施：a.选择高效的开关器件，减小开关管的导通和截断过程中的能量损耗。
b.优化电路结构和参数，减小电源电路的损耗和杂散产生。
7.调试和优化：a.进行原理性实验，验证电路的基本工作原理和性能。
b.对电路进行稳定性和可靠性的测试，确定电路在不同负载下的性能。
四、预期效果本设计方案旨在实现大功率可调开关电源的设计，具有可调电压和电流的功能，并满足1200W的最大输出功率。
数字式可调直流稳压电源的设计与制作设计
数字式可调直流稳压电源的设计与制作设计数字式可调稳压电源的设计与制作摘要单片机实现的数字可调稳压电源由于原理简单、稳定性好、精度高、成本低、易实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。
通过对数字可调稳压电源系统的设计，详细介绍了AT89C52 单片机及键盘扫描原理、数码管动态显示原理、定时中断原理,从而了解单片机相关指令在各方面的应用，同时还介绍了数模转换芯片DAC0832的工作原理。
系统由辅助电源、输入键盘电路、单片机控制电路、数模转换电路、输出稳压电路、显示电路等构成，能输出5V－15V电压，步进值为0.1V和1V。
本文采用单片机和其他元件及外围电路，开发一个数字式可调直流稳压电源，能够设定输出电压值，电压输出和显示。
关键词：单片机；直流稳压；数字控制； D/A转换AbstractSingle chip implementation of digital adjustable regulated power supply because of its simple principle, good stability, high precision, low cost, easy to implement, and many other advantages by more and more widely attention. Through to the digital adjustable regulated power supply system design, detailed introduces the single-chip microcomputer AT89C52 and keyboard scanning principle, dynamic display of digital tube principle, timing interrupt principle, to understand SCM related instruction in all aspects of the application, at the same time also introduced DAC0832 d/a conversion chip works. System consists of auxiliary power supply, keyboard input circuit, single-chip microcomputer control circuit, d/a conversion circuit, output voltage regulation circuit, display circuit and so on, can output 5 V to 15 V voltage, the step value of 0.1 V and 1 V. Using microcontroller and other components and peripheral circuit, this paper developed a digital adjustable dc regulated power supply, can set the output voltage, output voltage and display.Keywords:Single chip microcomputer; Dc voltage; Digital control; D/A conversion目录1 绪论 (1)1.1数字可调稳压电源的背景及意义 (1)1.2数字式可调稳压电源的研究现状及发展趋势 (1)1.3课题研究内容 (2)2 方案设计 (4)2.1设计原理.......................................... 错误!未定义书签。
DCDC升压开关电源设计
DCDC升压开关电源设计DC-DC升压开关电源是一种常见的电源设计，它可以将输入电压升压到指定的输出电压。
本文将介绍DC-DC升压开关电源的基本原理、设计步骤以及注意事项。
一、DC-DC升压开关电源的基本原理DC-DC升压开关电源通过开关器件实现输入电压的升压。
其基本原理是电感储能和开关器件的周期开关。
当电源输入电压施加给开关器件时，开关器件导通，电感器件开始储能；当开关器件断开时，电感器件将储存的能量输出，并经过整流滤波后得到稳定的输出电压。
二、DC-DC升压开关电源的设计步骤1.确定输入输出电压：首先确定所需的输入和输出电压。
输入电压一般来自电池、交流电源或其他直流电源，而输出电压则是升压后的电压。
2.选择开关器件：根据所需的转换功率和输出电压，选择合适的开关器件。
常用的开关器件有MOSFET和IGBT，选择开关器件时要考虑其导通电阻、开关速度和功耗等因素。
3.选择电感器件：电感器件用于储存能量，可以选择磁性材料制成的线圈或铁氧体等。
选择合适的电感器件要考虑其电感值、饱和电流和损耗等因素。
4.计算元件参数：根据输入输出电压和所选的开关器件和电感器件，计算所需的元件参数。
包括电容器的容值、电感器件的电感值以及开关器件的参数，例如导通电阻和开关频率等。
5.设计控制电路：根据所选的开关器件类型，设计适配的控制电路。
常用的控制电路包括PWM控制电路、反馈电路和过压保护电路等。
6.进行仿真和优化：使用电路仿真软件进行仿真，验证设计的可行性，并根据仿真结果进行优化。
7.PCB布局设计：根据设计的电路图，进行PCB布局设计，保证电路的稳定性和可靠性。
8.制作原型并测试：将设计的电路制作成原型，进行测试以验证其性能和可靠性。
三、DC-DC升压开关电源设计的注意事项1.开关器件选型要合适，能够承受所需的转换功率和工作频率，同时保持较低的导通电阻和开关损耗。
2.电感器件的选用要符合电路的工作频率和最大电流需求，避免电感器件的饱和和损耗过大。
一种大功率可调开关电源的设计方案
一种大功率可调开关电源的设计方案早晨的阳光透过窗帘洒在书桌上，一杯热咖啡散发着诱人的香气。
我坐在电脑前，开始构思这个大功率可调开关电源的设计方案。
这个方案可是我积累了十年经验的心血结晶，让我来一步步分解这个想法吧。
电源设计得满足高效率、高稳定性和可调性这三个核心需求。
想象一下，这个电源就像一位全能的厨师，不管你给它什么“食材”，它都能快速、高效地“烹饪”出你想要的“菜肴”。
那么，我们从哪里开始呢？一、拓扑结构选择电源的拓扑结构就像是建筑的基础框架，选择合适的拓扑结构，电源的性能才能得到保障。
考虑到大功率和可调性，我决定采用全桥LLC谐振变换器。
这种拓扑结构具有开关频率固定、效率高、输出电压可调等优点，就像是电源界的“瑞士军刀”，功能全面，可靠性强。
二、主电路设计主电路是电源的心脏，它负责将输入的电能转化为输出的电能。
在这个设计中，我选择了高性能的MOSFET和IGBT作为开关器件，它们就像是电源的“发动机”，提供强劲的动力。
同时，为了提高效率和减小开关损耗，我还采用了软开关技术，让开关过程更加平滑，就像是给发动机加了“润滑剂”。
三、控制策略控制策略就像是电源的“大脑”，它决定了电源的工作方式和性能。
在这个方案中，我采用了PID控制算法，它可以根据输出电压和电流的变化，自动调整开关器件的导通和关断时间，确保输出电压的稳定性和可调性。
PID控制算法就像是电源的“自动驾驶系统”，让电源在复杂环境下也能稳定运行。
四、保护措施电源的安全性能是至关重要的，就像汽车的安全气囊一样，关键时刻能救命。
在这个设计中，我增加了过压保护、过流保护、短路保护等多种保护措施，确保电源在各种异常情况下都能迅速做出响应，保护电路不受损害。
五、散热设计大功率电源在运行过程中会产生大量的热量，就像高性能的跑车在高速行驶时会产生热量一样。
为了防止电源过热，我采用了散热器加风扇的散热方式，确保电源在长时间运行过程中，温度始终保持在合理范围内。
一种DC-DC升压型开关电源的低压启动方案
0 引言各种便携式电子产品，如照相机、摄像机、手机、笔记本电脑、多媒体播放器等都需要DC-DC 变换器等电源管理芯片。
这类便携式设备一般使用电池供电，总能量有限，因此，电源芯片需要最大限度地降低工作电压，延长电池的使用寿命。
传统DC-DC 的工作电压一般都在1. 0 V 以上，本文所设计的电路将这一启动电压降低至0. 8 V。
1 电路整体示意图DC-DC 升压型开关电源在低输入电压下工作，利用控制电路导通和关断功率管，在功率管导通时，电感储存能量; 当功率管关断时，电感释放能量，对输出电容充电，输出电压升高。
当输入电源低至1. 0 V 以下，如果DC-DC 芯片的驱动电压取自输入电源，芯片内部电路就不能正常工作， DC-DC 便无法启动; 如果DC-DC 芯片的驱动电压取自输出电压，同样，芯片根本无法启动及进行任何升压动作。
本文针对输入电源电压变化范围较大，在考虑商业成本的情况下，设计了2 个振荡器电路：主振荡器和辅助振荡器。
辅助振荡器靠输入电压供电，0. 8 V 即能起振，在V DD升至1. 9 V 以前控制功率管的导通与关断，使V DD逐步抬升。
主振荡器靠输出电压即VDD供电，在VDD升至1. 9 V 以后以一个较稳定的频率工作，抬升并维持输出电压。
电路的整体示意图如图1所示。
该电路包括主振荡器、辅助振荡器以及它们的切换电路、带隙基准电路、PWM 比较器、过压保护电路、过流保护电路等。
图1 DC-DC 升压型开关电源芯片的整体示意图2 主振荡器的设计在构想了两个在两段不同的电源电压下工作的振荡器电路之后，就可以对两个振荡器电路分别进行设计。
环形振荡器因其结构简单，易于集成，而用于许多集成电路芯片的设计，但其振荡频率受电源电压变化的影响较大，文献[ 1] 中所提出的方案虽然有较大改善，但它采用了大的集成电阻，这不仅增大了芯片面积，而且集成电阻阻值随工艺偏差很大，还会进一步增大环振输出频率的不稳定性。
一个可调数显电源是怎样实现的？它的原理是什么？
一个可调数显电源是怎样实现的？它的原理是什么？
玩电子制作离不开电源，根据所设计电路的不同功能，可能需要使用的电压也不同。
如何制作一款可以调整输出电压的电源呢？
有想法就要考虑如何实现，办法总是比困难多！设计方法有两个，其一，是全部用分立元件，也就是电阻、二极管、电容等再串联三极管调整输出电压；其二，采用LM317三端可调输出稳压块来实现。
LM317是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块，外观如图所示。
图中1脚调整（ADJ），2脚输出（Vout），3脚输入（Vin）。
LM317电压调整范围1.2～37V（最大值取决于变压器输出电压），在使用中只需要外部两个电阻来设置调整输出电压。
LM317稳压块的图形符号，用U表示，
图形符号
今天设计制作的电源是可调电源，有的小伙伴如果没有万用表，可能不清楚调整输出电压是多少？电子制作中离不开万用表，如果没有的话，市场上有一款小型电压表，价格也不贵，可以方便直观地观看电压数值。
小型电压表。
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一种数字可调的升压型开关电源的设计
与实现
一种数字可调的升压型开关电源的设计与实现
类别：电源技术
1 引言近年来，数字化在电源领域得到广泛应用，许多电子设备要求电源具有多档级。
因此，这里提出了一种利用数字控制、电压可调的开关电源设计方案，实现电压步进调整，并具有宽电压输入、稳压输出功能。
2 设计方案方案系统设计框图如图1所示，输入为220 V，50 Hz交流电压，经电压变换，整流滤波后得到18 V的直流电压，送入Boost电路，经滤波输出直流。
CPLD与单片机组成的数字控制模块输出脉宽调制信号(PWM)，由按键控制改变PWM占空比，从而控制Boost电路的输出电压。
该输出电压可在30~36 V范围
内步进调节，实现多路电压输出。
最大输出电流高达2 A。
输出电压经MAXl97 A/D采样，送至控制模块，通过PID算法计算调整下一次传送的控制信号，形
成反馈回路，实现宽电压输入，稳压输出的功能。
3 硬件电路设计3．1 硬件电路图系统硬件电路如图2所示。
交流电压经变压器转换，其幅值按一定比例降低。
降低的交流电压经扁桥式整流电路整流为18 V直流，经2 200μF电容滤波后进入主转换电路与Boost电路。
在Boost转换电路中，增加MOSFET和二极管缓冲吸收电路，减小过压或过流引起的损耗。
由于电源功率较小，则采用RC吸收电路。
当过流、过压产生时，电流通过电阻以热能的形式将能量散发出去，降低对MOSFET的影响，减小其损耗，延长使用寿命。
根据多次试验，保护吸收电路的电阻应取kΩ级，电容取nF级。
直流信号再经低通滤波器滤除纹波，驱动负载。
3．2 主要功能电路原理硬件电路部分的主要电路是Boost电路，它由功率开关管VT、储能
电感L、续流二极管VD和滤波电容C组成。
开关管按一定频率工作，转换周期为T，导通时间为Ton，截止时间为Toff，占空比D=Ton/T。
其工作原理为：当VT导通时，电感L储能，VD反偏截止，负载由电容C提供电能；VT截止时，L 两端电压极性相反，VD正偏，同时为负载和滤波电容C提供能量。
由储能电
感L导通和截止期间，电流变化量相等可得，输出电压U0和输入电压U1之间关系为： U0/Ui=1/(1一D) (1)3．3 器件选取根据理论计算，功率开关采用晶体管即可满足要求，故系统采用IRF540型MOS管，其VDS=100 V，IDS=17 A。
采用MOS管专用驱动器件IR2110完成驱动功能。
IR2110是一款高低电平驱动器件，其逻辑输入电压只需3．3 V，输出电压最大可达20 V，驱动电流最大可达到2 A。
其延迟时间为10ns，上升沿和下降沿时间分别为120 ns和94
11s。
由于IR2110可同时驱动双MOS管，因而系统只涉及一个MOS管，故只使用一路驱动即可。
由于普通二极管的反向恢复时间过长，而肖特基整流管无电荷储存问题，可改善开关特性。
其反向恢复时间缩短到10 11s以内。
但其反向耐压值较低，一般不超过100 V。
因此肖特基二极管适用于低压、大电流状态
下工作，并可利用其低压降提高低压、大电流整流(或续流)电路的效率。
3．4
重要参数的计算滤波电容的选取，可根据
当开关管工作频率取F=40 kHz时，设纹波电压约为30～50 mV，则计算得到C数量级为1 000μF。
实际调试后取电容为2 200μF。
储能电感的选取，可根据：
设计过程中，设置纹波电流△iL=O．4 A，计算得到L数量级为l mH，实际调试后取电感为0．79 mH。
4 软件设计选择CPLD和51系列单片机组合设定数字控制和输出电压步进。
用单片机控制整个系统。
软件设计除设定初始电压值，还包含PID算法程序，以及调整PWM占空比。
可编程逻辑器件CPLD可直接生成PWM波控制开关管驱动器。
4．1 PWM波产生 PWM波的产生采用Verilog HDL硬件描述语言在CPLD中实现。
信号频率设定为40 kHz，采用DDS方式步进频率可精确至1 Hz。
使用QuartusⅡ自带的工具生成PLL器件，将外界晶体振荡器输入的频率倍频至100 MHz。
由DDS公式，可得：式中：k 为累加系数；Fin为输入频率；n为计数器位数。
当键盘键入所需电压U0，单片机内转化为占空比DY=1一(Ui／U0)。
累加器开始累加时输出高电平，当DY 达到计数值时变为低电平，最终可得精确频率下占空比可调的PWM控制信号。
4．2 PI控制算法为通过反馈调节控制信号实现稳压，系统软件设计中加入了PID控制算法，即单片机中将给定电压值与采样反馈电压值比较，利用偏差的比例、积分、微分线性组合调整PWM信号的占空比，进而达到稳压。
常用的PID算法形式为：式中：KP、Ki、Kd分别为比例系数、积分系数、微分系数；e(k)为偏差；u(k)为所需控制信号的调整值。
该系统设计选择PI算法(PID算法的一种简单形式)，即令Kd为零，只考虑比例系数和积分系数。
因此，系统稳压控制的优劣取决于参数Kp、Ki。
Kp越大，系统反应越灵敏，但Kp偏大会导致输出振荡大，调节时间延长，所以应谨慎选择。
积分系数的运用可以消除系统的稳态误差，提高系统的控制精度。
PI算法流程如图3所示。
图3中引入了积分分离式算法，减少积分校正对控制系统动态性能的影响。
即在控制开始阶段或电压值大幅度变化时，取消积分校正；而当实际电压值与设定值的误差小于一定值时，恢复积分校正作用。
积分分离式算法既保持积分作用，又减小超调量，改善控制系统的性能。
经实验确定，可实现稳压功能。
4．3 仿真验证 Simulink是MATLAB提供的实现动态系统建模仿真的一个软件包。
采用powersystem库模型，将系统设计的仿真电路连接如图4所示。
脉冲产生器产生固定频率和占空比方波，控制MOS开关管。
电流和电压测量器将模拟的电流和电压量化送至示波器。
仿真中器件参数根据实际设计选取：输入电压为18 V，开关管的控制脉冲(PWM波)频率为40 kHz，占空比60％，电容取2 200μF，电感为1 mH，电阻为18 Ω。
得到的电流电压波形图如5所示。
通过仿真可看出，在不考虑损耗时电压可以升36 V以上，电流也可以达到2．4A；在实际电路中因存在损耗，通过调整占空比达到了输出电压30～36 V步进调整．最大输出电流2 A。
5 结语利用Boost电路实现了系统设计的升压转换，采用CPLD和单片机完成数字控制，软件编程得到PWM信号，通过调整占空比实现输出电压数字调节。
而运用PI算法则是本系统设计的亮点，完美实现了宽输入，稳压输出。