DCDC变换器设计总结
湖北工业大学 1 DC-DC变换器设计论文 院 系 班 级 指导老师 组 别 组 员
二〇一六 年 一 月 十五 日 湖北工业大学
2 前言
直流变换技术已被广泛的应用于开关电源及直流电动机驱动中，
如不间断电源（UPS）、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及20世纪80年代兴起的电动汽车的控制，从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。由于变压器的输入是电网电压经不可控整流而来的直流电压，所以直流斩波不仅能起到调压的作用，同时还能起到有效地抑制网侧谐波电流的作用。 直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路（DC Chopper）一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况。 直流斩波电路的种类很多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电
路，升压斩波电路，升降压斩波电路cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路，前两种是最基本电路,一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，熟用这两种电路可为理解其他斩波电路打下坚实基础。升压直流电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。随之出现了诸如降压湖北工业大学 3 电路、升降压电路、复合电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术
已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。 升压斩波电路实际上采用的就是PWM技术。PMW控制方式是目前采用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。随着电子技术的发展，近年来已发展各种集成控制芯片，这种芯片只需要外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点。 所以，此次课题设计选题为设计使用全控型器件为MOSFET的升压斩波电路，主要讨论升压斩波主电路、控制电路、驱动电路和保护电路的原理和设计。 湖北工业大学
4 目录
一、设计要求以及小组工作分配 …………………………6 二、设计方案分析………………………………………………7 2.1全控型器件MOSFET管的介绍………………………7 2.2、DC-DC升压斩波电路的工作原理…………9 2.3、斩波电路输入输出电压的关系 ……………………10 2.4、DC-DC升压斩波电路稳压原理……………………11
三、主要单元电路设计…………………………………………12 3.1、控制电路原理与设计………………………12 3.2、驱动电路原理与设计…………………………13 3.3、保护电路原理与设计…………………………15 3.4、PIC16f887单片机介绍…………………………16 湖北工业大学 5 四、总电路设计与调试……………………………………………19
五、附录…………………………………………………………23 六、总结…………………………………………………………26 七、致谢…………………………………………………………13 湖北工业大学
6 一、设计要求以及小组工作分配 1. 数字控制的DC-DC变换器 如下图，设计一个DC-DC变换电路:
要求与提示： 1、当输入电压Ui 在10~15V变化时，输出电压Uo=20V不变，Uo稳态相对误差不超过2%，即恒压输出； 2、输出负载电流I2范围0~1A;
3、试计算电源效率%10012IUIUPPioio 4、主电路可以采用boost电路（升压电路），控制电路可以采用 PIC16F887 2.组员任务分配
1、查询资料 2、电路设计 3、参数计算 4、PIC编程学习 5、仿真学习 6、焊制电路板
DC-DC I1 I2
Ui Uo
+
_ + _ 湖北工业大学
7 二、设计方案分析 1.全控型器件MOSFET管的介绍 1.1 简单介绍 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型，但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor--SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为：耗尽型—当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道；增强型—对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。 1.2 功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图6所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与湖北工业大学 8 小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
图6 MOSFET的结构与电气图形符号 1.3 功率MOSFET的工作原理 截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。 导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子-电子吸引到栅极下面的P区表面。 当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。 湖北工业大学
9 2.升压斩波电路原理 升压直流变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图1-2所示。
电路中V导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当V关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断V导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。 假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为1I，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压0u为恒值,记为0U。设V通的时间为ont，此阶段L上积蓄的能量为E1Iont。 V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为offt，则此期间电感L释放能量为： offt10E)I-(U
稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等
offontIEUt101)(EI
化简得：
EtTEttoffoffoffontU0
湖北工业大学 10 上式中1tToff，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。
offtT——升压比，调节其即可改变0U。将升压比的倒数记作β，即
Tofft。和导通占空比，有如下关系：
1
因此，式（1-2）可表示为：
E-11E1U0
升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上分析中，认为V处于通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，U。必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。
3.DC-DC升压斩波电路输入、输出电压的关系 由直流斩波电路的原理可知
EtTEttoffoffoffontU0
输入电压为输入直流电压范围：10V~15V，要求输出直流电压：20V。所以只要根据输入的电压控制全控晶闸管MOSFET关断的时间和开通的时间比就可，即升压比就可得到所需电压。由计算得：
432
1
湖北工业大学 11 4.DC-DC升压斩波电路稳压原理 在如下图所示的结构框图中，控制电路用来产生MOSFET降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET控制端与公共端之间，可以使其开通或关断的信号。通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET降压斩波电路工作。用单片机输出PWM方波（经过驱动电路放大后）控制MOS管的开关，来调节输出电压。将输出电压送回PIC单片机模数转换模块，通过反馈调节PWM占空比调节电压，使输出稳定。控制电路中保护电路是用来保护电路，防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。 控制电路
驱动电路 主电路
buck型dc-dc变换器中保护电路的设计
buck型dc-dc变换器中保护电路的设计buck型DC-DC变换器广泛用于电源供电系统、电动汽车和太阳能电池等应用中。
在使用过程中，由于输入电压的变化、电流过载、短路等因素可能导致变换器的故障或损坏。
为了保护变换器及其连接的电路，设计有效的保护电路是至关重要的。
首先要保护的是输入端的电路，常见的保护电路包括过压保护和过流保护。
过压保护主要是通过输入电压检测电路来监测输入电压，一旦输入电压超过设定值，保护电路将切断输入电源，以防止变压器和其他电路被损坏。
过流保护则采用电流检测电路来监测输入电流，一旦输入电流超过设定值，保护电路将切断输入电源，防止变压器和电源电路受到额定电流以外的过大电流的损坏。
在输出端，常见的保护电路包括过压保护、过流保护和短路保护。
过压保护通常使用电压检测电路来监测输出电压，一旦输出电压超过设定值，保护电路将切断输出电源，以防止负载和其他电路被损坏。
过流保护同样采用电流检测电路来监测输出电流，一旦输出电流超过设定值，保护电路将切断输出电源，防止负载和电源电路受到过大的电流的损坏。
短路保护是最常见的保护电路，它主要通过短路检测电路来检测输出端是否出现短路。
一旦短路发生，保护电路将切断输出电源，以防止损坏变压器和其他电路。
此外，为了保护变压器的绝缘性能，在变压器的输入和输出端都需要设计绝缘保护电路，通常是使用绝缘变压器或光耦合器来实现。
为了确保电路的稳定工作和提高变换器的效率，还可以设计过温保护电路。
过温保护电路可以通过温度传感器实时监测变换器内部的温度，一旦温度达到设定值，保护电路将切断输入电源，以防止温度过高引起的故障或损坏。
另外，还可以考虑设计过载保护电路和反馈保护电路。
过载保护电路可以检测输出电流是否过大，一旦超过设定值，保护电路将采取控制措施，减小输出电流以避免过载。
反馈保护电路可以通过比较输出电压与参考电压的差异来检测电路的故障，一旦差异超过设定值，保护电路将切断输入电源。
DCDC变换电流型控制电路设计规范-精品文档
DC/DC变换电流型控制电路设计规范2001 年08月01 日发布 2001年08月01日实施深圳市安圣电气有限公司前言本规范于 2001年08月01日首次发布。
本规范起草单位：二次/工业电源研究部、研究管理部技术管理处本规范执笔人：高拥兵本规范主要起草人：高拥兵成功本规范标准化审查人：林攀本规范批准人：李其祥本规范修改记录：更改信息登记表规范名称: DC/DC变换电流型控制电路设计规范目录摘要 (5)缩写词/关键词/解释 (5)1.来源 (5)2.适用范围 (5)3.规范满足的技术指标（特征指标） (5)4.详细电路图 (5)5.工作原理简介 (6)6.设计、调试要点 (8)7.局部PCB版图（可选项） (10)8.附录 (11)附录1.元器件明细表 (11)附录2.斜坡补偿公式的推导 (14)本规范介绍了一种DC/DC变换电流型控制电路，该电路使用3843控制芯片和PWM控制技术，完成输出稳压反馈控制功能。
缩写词/关键词/解释DC/DC 直流/直流变换PWM Pulse Width Modulation，脉宽调制电流型控制1.来源本规范中的电路来源于SAI4271Z电源中的SAI4271C1单板，已经在SAI4271Z中得到批量使用验证，与之相关的外围单元电路有谐振嵌钳位正激变换主电路、控制保护电路等。
2.适用范围该电路适用于低压直流输入（≤100Vdc），工作占空比大于0.5的DC/DC 电源，实现输出稳压控制功能。
3.规范满足的技术指标（特征指标）本规范中电路能达到的技术指标：输入电压：40~60Vdc输出电压：25~29Vdc输出电流：65A最大工作占空比：0.70整机工作效率：87.5%4.详细电路图电路原理图如图1所示，输入输出接口定义如下表所示。
图1 电路原理图5.工作原理简介电流型控制具有电路形式简单，动态响应速度快，能够实现逐波限流等优点，在开关电源变换器的控制电路中得到了广泛的应用。
双向DCDC变换器设计
双向DC/DC变换器设计学生姓名：学科专业：电气指导教师：摘要二十一世纪以来，电力电子技术得到了飞速的发展，开关电源逐渐由满足电力转换需求向提高电能转换效率，减小体积，提高工作频率的目标发展。
双向DC/DC变换器是典型的“一机两用”设备，可以满足绝大部分充放电场合的需求，因此设计了基于双向Buck/boost拓扑的变换器，当该电路正向使用时，即使用Buck电路对电池进行充电，反向使用时，即使用Boost电路电池进行放电。
通过比较分析开关电源常用拓扑，对其工作原理进行了详细的分析，对该系统的硬件电路进行了设计，并对电路中的主要元件的器件选型进行了分析和总体设计，最后，根据设计的电路进行实物制作，并根据实际电路的情况对元器件参数进行调整，所设计电路基本满足要求。
关键词：开关电源双向DC/DC 双向Buck/Boost STC12C5A60S2AbstractSince the 21st century, power electronics technology h as developed rapidl y. Switching power supplies have gradual l y developed from meeting the needs of power conversion to improving the efficiency of power conversion, reducing the size, and increasing the working frequency. With the popularization of portable devices, the requirements for portable charge and discharge batteries are also increasing. Therefore, a converter based on a bidirectional Buck / boost topology is designed. When the circuit is used in the forward direction, the batter y is charged using t he Buck circuit. When used in reverse, the Boost circuit battery is used for discharge. By comparing and anal yzing the common topologies of switching power supplies, a detailed anal ysis of its working principle, the design of the hardware ci rcuit of the s y stem, and the anal ysis and overall design of the device selection of the main components of the circuit, and finall y, according to the design The circuit is made in kind, and the component parameters are adjusted according to the actual circuit. The design ed circuit basicall y meets the requirements.Key words Switching power suppl y bidirectional DC/DCBidirectional Buck / Boost STC12C5A60S2目录摘要 (I)Abstract.................................................................................. I I 第1章绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)第2章拓扑的比较和分析 (3)2.1 主要设计内容及预期目标 (3)2.2 双向DC/DC变换器基本原理 (3)2. 3 双向DC/DC变换器分类 (4)2.4 拓扑的比较与选择 (5)2.4.1 双向Buck-Boost变换器原理 (5)2.4.2 双向全桥变换器原理 (6)2.5双向Buck-Boost变换器系统结构 (7)第3章电路设计及器件选型 (8)3.1 主电路设计及器件选型 (8)3.1.1 双向Buck-Boost变换器电路设计 (8)3.1.2 开关管的选择 (10)3.1.3 电流检测电路 (10)3.1.4 电感的计算与材料选择 (12)3.2 控制电路设计及器件选型 (14)3.2.1 控制芯片选型 (14)3.2.2 控制芯片简介 (15)3.3 驱动电路设计及器件选型 (18)3.4 辅助电源设计 (19)第4章软件设计 (20)综合考虑，软件的设计语言选择C语言。
典型DC-DC变换电路设计与分析
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ： ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｔｅｐ ｉｃｐｅａ ｄｃａ ｓ ｃ ｔ ｎｏ ＤＣ ｔａ ｓｏｍ ｉｃ ｉ ｗａ ｔｏ ｕ ｅ ． ｓ ｅ ， ｈ ｓ ａ ｅ ，ｈ ｒ ｉｌ ｎ ｌｓｉ ａｉ ｆＤＣ－ ｒｎ ｆ ｒ ｃｒｕｔ ｓｉ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｂｅ ｉ ｓ ｎ ｉ ｆ ｏ ｎ ｄ
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一． 负载供电。当开关关断，电感 Ｌ 中储存的能量转向电容及负载释放，电流仍为原方
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Ｄ ｓ ｇ ｎ ｎ ｌ ｓ Ｓ ｆ Ｔ ｐ ｃ １ Ｃ Ｄ ｒ ｎ ｆ ｒ ｉ Ｃ ｉ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｙ ｉ ａ Ｄ － Ｃ Ｔ ａ ｓ ｏ ｍ Ｃ ｒ Ｕ ｔ
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双向DCDC变换器的控制方法研究与设计
双向DCDC变换器的控制方法研究与设计双向DC-DC变换器（BDC）是一种能够将直流电能在两个方向上进行转换和传输的电力转换装置。
它可以将能量从一个电源送到另一个负载，同时还可以将能量反向传输。
因此，BDC在可再生能源系统、电动汽车和电网储能等领域具有广泛的应用前景。
BDC的控制方法研究与设计是实现高效能量转换和稳定输出的关键。
以下是一个基于脉宽调制（PWM）技术的BDC控制方法的研究与设计过程。
1.建立数学模型：根据BDC的电路结构，可以建立数学模型来描述其电压与电流之间的关系。
通过建立这个模型，可以分析系统的动态特性和稳态性能。
2.控制策略选择：根据应用需求和系统要求，选择适当的控制策略。
常见的控制策略包括PID控制、模糊控制和模型预测控制等。
需要考虑的因素包括系统的响应速度、稳态误差和鲁棒性等。
3.控制器设计：设计适当的控制器来实现所选控制策略。
控制器的作用是根据输出和参考输入之间的差异来调节脉宽调制信号，控制BDC的开关器件的开关状态。
常见的控制器包括比例控制器、积分控制器和微分控制器等，可以根据特定要求设计组合控制器。
4. 控制系统仿真：利用Matlab/Simulink等软件，将前面设计的数学模型和控制器进行仿真。
通过输入不同的电压、电流和负载条件，观察系统的响应和稳态性能。
根据仿真结果，优化控制器参数，满足设计要求。
5.硬件实现：根据仿真结果和优化的控制器参数，进行硬件实现。
选择适当的开关器件、电感和电容等元器件，设计BDC的电路。
由于BDC涉及高频开关和高电压等特殊要求，需要注意电路设计的可靠性和安全性。
6.实验验证：将设计的BDC系统进行实验验证。
输入不同的电压和负载条件，测试系统的响应和稳态性能。
根据实验结果，调整控制器参数和系统参数，进一步优化设计。
综上所述，双向DC-DC变换器的控制方法研究与设计是一个复杂的工程过程。
通过建立数学模型、选择适当的控制策略、设计控制器、进行仿真和实验验证，可以实现高效能量转换和稳定输出的目标。
DCDC总结概括
DC/DC变换器调研报告一．原理简介开关电源是利用现代电力技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。
一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。
通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。
最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。
也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。
他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。
二．DCDC现状分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。
对其性能要求越来越高。
除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。
这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。
因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。
例如：二十年前Lucent公司开发出第一个半砖DC/DC时，其输出功率才30W，效率只有78%。
而如今半砖的DC/DC输出功率已达到300W，转换效率高达93.5%。
CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计
CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计一、引言随着电力电子技术的快速发展和电能需求的增加，双向变换器在能量转换和电力传输的过程中扮演着重要的角色。
双向DC-DC变换器是一种能够实现能量的双向传输和双向控制的电力转换装置。
CLLC（Capacitor-Inductor-Capacitor）谐振型双向DC-DC变换器因其具有低开关损耗、高效率、小体积等优点，逐渐成为研究的热点。
二、CLLC谐振型双向DC-DC变换器原理CLLC谐振型双向DC-DC变换器由两个桥臂组成，每个桥臂上分别有一个磁性元件和一个电容。
变换器通过控制开关管的开关状态，实现能量在两侧的双向传输。
具体来说，当开关状态改变时，交流电源会将能量传输到电容器和磁性元件中。
当能量需要从输出端传输到输入端时，电容和磁性元件从能量储能状态转变为能量释放状态。
CLLC谐振型双向DC-DC变换器的主要特点可以归结为：流通电流小、电压应力低、效率高等。
三、CLLC谐振型双向DC-DC变换器的关键问题与设计要点1. 谐振频率设计CLLC谐振型双向DC-DC变换器在工作时采用谐振方式，因此谐振频率的选择至关重要。
合适的谐振频率可以有效降低开关损耗和电磁干扰。
设计中需要考虑到输入电压范围、输出电流等因素，通过合理选择电容器和磁性元件的参数来确定谐振频率。
2. 控制策略设计CLLC谐振型双向DC-DC变换器的控制策略对其工作稳定性和效率有着重要影响。
常见的控制策略包括：电流控制、电压控制、模型预测控制等。
根据具体应用场景，选择合适的控制策略可以提高系统的性能。
3. 开关管和磁性元件的选择开关管的选择需要考虑到其承受的电压和电流大小，以及开关速度等因素。
磁性元件（如电感器、变压器等）的选择需要满足谐振频率要求、承受电流和电压的能力，并尽量减小磁性元件的体积和重量。
四、CLLC谐振型双向DC-DC变换器设计实例以某电动汽车充电桩充电器为例，设计一个具有高效率、小体积的CLLC谐振型双向DC-DC变换器。
DC-DC直流变换器
DC-DC直流变换器第⼀章绪论本章介绍了双向DC/DC变换器（Bi-directional DC/DC Converter，BDC)的基本原理概述、研究背景和应⽤前景，并指出了⽬前双向直流变换器在应⽤中遇到的主要问题。
1.1 双向DC/DC变换器概述所谓双向DC/DC变换器就是在保持输⼊、输出电压极性不变的情况下，根据具体需要改变电流的⽅向，实现双象限运⾏的双向直流/直流变换器。
相⽐于我们所熟悉的单向DC/DC 变换器实现了能量的双向传输。
实际上，要实现能量的双向传输，也可以通过将两台单向DC/DC变换器反并联连接，由于单向变换器主功率传输通路上⼀般都需要⼆极管，因此单个变换器能量的流通⽅向仍是单向的，且这样的连接⽅式会使系统体积和重量庞⼤，效率低下，且成本⾼。
所以，最好的⽅式就是通过⼀台变换器来实现能量的双向流动，BDC就是通过将单向开关和⼆极管改为双向开关，再加上合理的控制来实现能量的双向流动。
1.2 双向直流变换器的研究背景在20世纪80年代初期，由于⼈造卫星太阳能电源系统的体积和重量很⼤，美国学者提出了⽤双向Buck/Boost直流变换器来代替原有的充、放电器，从⽽实现汇流条电压的稳定。
之后，发表了⼤量⽂章对⼈造卫星应⽤蓄电池调节器进⾏了系统的研究，并应⽤到了实体中。
1994年，⾹港⼤学陈清泉教授将双向直流变换器应⽤到了电动车上，同年，F.Caricchi 等教授研制成功了⽤20kW⽔冷式双向直流变换器应⽤到电动车驱动，由于双向直流变换器的输⼊输出电压极性相反，不适合于电动车，所以他提出了⼀种Buck-Boost级联型双向直流变换器，其输⼊输出的负端共⽤。
1998年，美国弗吉尼亚⼤学李泽元教授开始研究双向直流变换器在燃料电池上的配套应⽤。
可见，航天电源和电动车辆的技术更新对双向直流变换器的发展应⽤具有很⼤的推动⼒，⽽开关直流变换器技术为双向DC/DC变换器的发展奠定了基础。
1994年，澳⼤利亚Felix A.Himmelstoss发表论⽂，总结出了不隔离双向直流变换器的拓扑结构。
单相AC—DC变换电路设计报告
单相AC-DC变换电路设计报告摘要：有源功率因数校正(Active Power Factor Correction ,简称APFC)技术因能提高电力电子装置网侧功率因数,降低线路损耗,节约能源,减少电网谐波污染,提高电网供电质量等优点,在许多行业中得到广泛的应用。
本系统采用有源功率因数校正（APFC）方法，对BOOST主电路拓扑结构的升压电路的输入电流进行控制，使其达到与输入电压同频且相位差接近于0，功率因数接近于1，从而实现高功率因数电源。
系统采用UCC28019作为控制芯片，提高了电源的功率因数，具有良好的电压调整率和负载调整率，输入电流波形失真度小于1%，功率因素大于0.98，效率接近于93.9%，且采用MCU对整个系统进行监测，可测量输出功率、功率因数以及可设置输出电压等功能。
系统在设计时从布局布线和滤波等方面消除电磁干扰，能够实现输出电压、电流、功率因数的测量及中文显示功能。
关键词：APFC；AC-DC转换；UCC28019；BOOST电路Abstract: Active power factor correction （APFC）technology for increasing power electronic device power factor, decrease line loss, save energy, reduce harmonic pollution, improving the quality of power supply and other advantages, is widely applied in many industries. This system uses the active power factor correction (APFC) method, to control the input current boost circuit of main circuit topology of BOOST, enables it to achieve the same frequency and phase with the input voltage difference is close to 0, power factor is close to 1, in order to achieve high power factor power. The system adopts UCC28019 as the control chip, and improve the power factor of power supply, with good voltage regulation and load regulation, the input current waveform distortion is less than 1%, power factor greater than 0.98, the efficiency is close to 93.9%, and the use of MCU to monitor the whole system, capable of measuring the output power, power factor and can set the output voltage and other functions. System design from the layout and filtering to eliminate electromagnetic interference, can realize the measurement and Chinese output voltage, current, power factor display function.Keyword：APFC,AC-DC conversion,UCC28019,boost circuit.1. 方案设计与论证 (3)1.1总体方案设计与比较 (3)1.2 PFC控制方法分析及实现方案 (5)1.2.1 PFC控制方法分析 (5)1.2.2实现方案 (5)2. 理论分析 (5)2.1提高效率的方法 (5)2.2功率因素调整方法 (5)2.3稳压控制方法 (6)3. 电路设计与计算及程序设计 (6)3.1主回路器件的选择及参数计算 (6)3.2 PFC控制电路外围参数计算 (7)3.3输出设定电路的设计 (8)3.3.1输出过流保护电路的设计 (8)3.3.2数字设定及显示电路设计 (8)3.3.3外加电源及基准的设计 (9)3.4软件设计 (9)4. 测试方法与测试结果 (9)5. 结论 (11)附录一：参考文献 (11)附录二：总电路图 (12)附录三：程序 (13)附录四：元器件清单 (17)附录五：电路测试波形 (18)1. 方案设计与论证1.1总体方案设计与比较方案1：采用UC3854控制的功率因数校正该方案采用当前应用最为广泛的升压式Boost电路拓扑，一般情况下都采用电流连续型控制。
基于单片机控制的DC-DC变换器的设计
目录第一章绪论 (1)1.1 系统背景 (1)1.1.1 绿色节能型开关电源 (1)1.1.2 智能化数字电源 (1)1.1.3 可编程开关电源 (2)1.2 电源技术的发展与方向 (2)1.2.1 线性电源和开关电源 (2)1.2.2 电源技术的发展方向 (3)1.2.3 开关电源的市场前景和研究现状 (4)第二章系统的总体设计 (5)2.1 方案论证 (5)2.1.1 DC-DC主回路拓扑结构 (5)2.1.2 控制方法及实现方案 (6)2.2 主体思路 (6)2.3 软件设计思路 (8)2.3.1软件系统的逻辑控制 (9)2.3.2软件系统的结构 (9)2.4软件设计部分概述 (9)2.4.1 程序设计方法 (10)2.4.2 软件设计步骤 (10)第三章系统硬件设计 (11)3.1 隔离式高频开关电源 (11)3.2 输入电路设计 (12)3.2.1 电压整流技术 (12)3.2.2 输入滤波电容 (12)3.2.3 输入浪涌保护器件 (13)3.2.4 输入尖峰电压保护 (14)3.3 功率变换电路设计 (14)3.3.1 隔离全桥推挽变换电路 (14)3.3.2 推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算 (16)3.3.3磁芯的选择 (19)3.3.4计算脉冲信号的最大占空比Dm ax (19)3.3.5计算一次绕组的电感量LI (20)3.3.6确定一次绕组的匝数N1 (20)3.3.7确定自馈绕组N2和二次绕组3N的匝数 (20)3.3.8计算空气隙 (21)3.3.9设计注意事项 (21)3.4 功率管MOSFET及其驱动 (21)3.4.1 功率管MOSFET (21)3.4.2 驱动电路 (23)3.4.3 死区时间的设计 (27)3.5 输出电路设计 (28)3.5.1 PWM滤波电路设计 (28)3.5.2 检测保护电路设计 (30)3.6 PWM控制电路 (31)3.6.1 TL494的结构和性能 (31)3.6.2 输出电压直接分压作为误差放大器的输入 (34)3.7 单片机控制模块 (35)3.7.1 C8051F350系列单片机特点 (35)3.7.3 STC12C5616AD特点 (37)3.7.4 STC12C5616AD应用 (37)3.7.6 可调式精密并联稳压器TL431 (39)3.7.7 单片机双机串行通信 (40)3.8 人机交换模块 (41)3.8.1编码电位器输入模块 (41)3.8.2 LED显示器的显示方式 (42)3.8.3 数码管显示电路原理 (42)3.8.3 74HC595芯片性能 (42)第五章系统调试 (43)4.1 系统调试 (43)4.1.1 系统调试的一般步骤 (44)第六章总结与建议 (46)结束语 (47)致谢 (49)附录1部分程序代码 (50)附录2硬件附图 (57)第一章绪论1.1 系统背景开关电源已有几十年的发展历史。