DCDC开关电源设计.docx

DC-DC开关电源设计
摘要开关稳压电源因为其具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等优点日益得到广泛的应用。目前，国内外开关稳压电源的发展的趋势是不断提高输出效率和输出功率。要提高输出的效率，必须提高电源的开关频率。这就对电路中其它器件的频率特性提出了更高的要求。并且现在的开关调节模块大多都已经集成化，使用方便，有很高的线性和负载调节特性，转换效率高负载调整率低而且输出纹波小，这里我用lm2596开关调节器实现降压，用STC89S52为核心电路控制ADC0809模数转换对输出电压电流的监测，将监测到的数据显示在液晶LCD1602上，有过流保护功能，监测电路使用的电源由降压后转换提供。
关键字开关稳压电源开关调节器ADC0809STC89S52LCD1602
一、设计要求和指标
要求
1.基本部分：
1.输出可调电压5—15V，输出电流不小于1.5A,接入负载能
长时间稳定工作；（15）
2.DC/DC转换效率不低于70%；（5）
3.能够显示输出电压，电流，误差小于2%；（10）
4.U=12V、Io在0.1~1A范围内变化，负载调整率SI≤2%;(10)
5.输入电压24V，输出电压稳定12V，输出电流为1.5A时输出纹波小于200mv；（10）
2.发挥部分：
1.输出可调电压为3—18V，输出电流达到2.5A以上，接入
负载能长时间稳定工作,进一步扩展电源输出功率；（5）
2.能够显示输出电压，电流，误差小于0.5%；（10）
3.Uo=12V、Io在0.1~2.5A范围内变化，负载调整SI≤0.5%;(5)
4.输出电压稳定为12V，输出电流为2.5A时，输出纹波小于50（10）
5.输出电流为2.5A进一步提升DC/DC转换效率，使不低于85（10）
6.具有输出过流保护功能，Io≥3.5A时动作；且故障排除后够恢;(5)
7.其他；（5）
3、说明
（1）输入电压由直流稳压电源提供，逆变电源全部电路均由UI供电，不得再使用其他电源；
（2）负载调整率计算方法：Io=0.1A时输出电压为Uo1，Io=1A时输出电压Uo2，则负载调整率:
（3）注意作品制作工艺，留出电流、电压测试端口。
二、系统框图设计

三、电路设计方案选择
DC-DC模块
DC-DC模块式将输入的直流电压转换为另一直流电压，而设计要求是将24v转换为可调的稳压直流电压输出，就用到了DC降压型电路。
方案一：使用隔离式的PWM（脉宽调制）控制高频开关变压器。该电路电路结构简单，外围元件少。但是要用到变压器，体积大，负载调整率的，电源效率低。
方案二：使用集成的开关电压调节芯片lm2596-adj，LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz。负载调整率高，能够输出小于37V的可调电压，使用方便，且体积小。
对比两个方案，电路使用方案二。
监测显示模块
方案一：使用数码管显示，数码管是由多个发光二极管封在在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。有共阴，共阳两种。
方案二：使用液晶显示屏lcd1602，1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。
比较两种方案将选用方案二，lcd1602操作简单，可以直接对1602的引脚直接操作。
电流电压采样模块
方案一：使用8位的adc0809多通道模拟量采集，逐次逼近型转换芯片。转换速度快，转换精度高。
方案二：使用8位的adc0804一路模拟量输入，操作简单，体积小，且方便电路的设计，但是该芯片只能一路模拟量输入。
综合两者的比较，本实验选用adc0809。
四、各个模块分析
1.电压转换模块

因为由单个lm2596组成的dc-dc转换电路最高能输出3A的驱动电流，所以这里设计使用两个一样的电路进行并联增大电路带动负载能力。
1.1主要元件介绍
LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V，可调版本可以输出小于37V的各种电压。
该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。
该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件