基于开关电源设计的报告总结

设计并制作所示的开关稳压电源。

R L
U 1=
开关稳压电源
题目要求变压器把市电转变为15V —21V ，正常情况下为18V ，经合适的变换器，输
出30—36V 步进可调的电压，其输出最大电流可达2A ，电压调整率及负载调整率小于2%，电源效率大于70%。

一、变换器的选择：
拿到这个题目，首先是要选择合适的变换器，已知输入电压15V －21V ，输出电压30－36，那么很明显要先择升压电路，以下是常用的具有升压功能的变换器：
1.单管反激式 ：
o 1in D
U n
U D
=- 其中D 为开关PWM 的占空比
2.半桥逆变—整流电路
o in U nDU =
3.全桥逆变－整流
o 2in U nDU =
4.双Boost 电路
o 1in
U U D
=
-
5.Boost 电路
o 1in
U U D
=
-
6.Buck-Boost 变换电路
o 1in U U D =
-
以上这6种电路，只要选择合适的n和调整合适的占空比D就能得到输出电压大于输入电压的升压变换电路，以下是这几种电路的特点：
根据以上比较可以看出，该电路要求输出的电压较小，输出电流也较小，但对纹波指标要求较高，因此可选择比较容易控制，电路较简单的Boost升压变换电路。

二、控制方案选择
1.采用单片机产生PWM信号控制，控制比较灵活，可以通过键盘设定对输出电压步进调整，但电路设计比较复杂，需要对反馈回路和驱动电路单独进行设计，同时对软件的要求也比较高。

下面对该控制方案进行具体分析：
首先，在单片机的选择上，由于比赛要求，单片机选择肯定是TI公司的MSP430，但是就我们目前的学习来看，有两款可供选择，MSP430F149和MSP430G2553，MSP430G2553有20个引脚，IO口有16个，如果仅仅用来做显示液晶使用，IO端口还够用，但如果用来控制开关管，同时还要进行过流检测和电压电流保护功能，则IO端口需要用专用芯片扩展，如果选择MSP430F149，则该单片机有64个引脚，48个IO端口，对该电路来说，具有充足的IO口余量，但同时也增加了电路的复杂性，不过在理论上这两款单片机都是可行的。

其次，由于单片机不可能直接去控制开关管，所以需要单独的驱动电路，常用的驱动芯片有IR2302、IR2110、IR2104、IR2153
以下是这些芯片的电气特性：
从上表中对比可以看出，IR2110的在性能上优于IR2104和IR2302，但就电路而言，IR2110是14脚的，比8脚的IR2104和IR2302要复杂，若要设计比较好的电路，还是优先选择IR2110和IR2153
反馈网络设计：
对于反馈网络，有多种方案，（1）最简单的的就是直接让单片机通过AD对输出电压进行采样，再根据比例调控PWM占空比稳定输出电压，这种方法电路比较简单，但是PWM 调控是不是特别灵敏。

（2）用硬件辅助调控，方法是让单片机产生方波，通过运放组成的积分电路产生固定频率的三角波，通过比较器与反馈电压比较产生PWM去调节MOSFET管。

2.使用集成的开关电源控制芯片，常用的TI芯片有MC34063，UC3842，UC3843，UC3844，UC3845，SG3524，TL494，这些集成芯片一般都有过压，过流保护，采样电压输入等，只需少许的元件就能达到所要的设计要求，电路自然也就简单一些，但在电路的灵活性，可控性上局限性比较大，适用于小功率电路。

电流采样电路：电流采样一般是在电路上串联一小于1欧的电阻，通过测电阻两端的压差来确定电流的大小，常用的电流采样芯片有INA282，MNX471，INA270.
三、开关管的选择：
开关电源中的开关管一般选用MOSFET管，由于是作为开关使用，所以就要求MOSFET 管的频率高，导通时可载电流大，导通电阻小，常用的MOSFET管有IRF540，IRF3205，
四、二极管的选择
由于开关电源中的开关频率较高，所以二极管一般采用快速恢复二极管或肖特基二极管如ESAD85M－009，NF0526。

电路各部分选择好，在通过计算得到电感L，电容C，经过调试后应该就能达到题目要求。