《自动化专业综合课程设计2》
课程设计报告
题 目： 开关电源设计与制作 院 （系）： 机电与自动化学院 专业班级： 自动化0803 学生姓名： 程杰 学 号： 20081184111 指导教师： 雷丹
2011年11月14日至2011年12月2日
华中科技大学武昌分校制
目 录
1．开关电源简介………………………………………………………………2 1.1开关电源概述………………………………………………………………2 1.2开关电源的分类………………………………………………………………3 1.3开关电源特点………………………………………………………………4 1.4开关电源的条件………………………………………………………………4 1.5开关电源发展趋势………………………………………………………………4 2．课程设计目的……………………………………………………………………5 3．课程设计题目描述和要求…………………………………………………………5 4．课程设计报告内容………………………………………………………………5 4.1开关电源基本结构………………………………………………………………5
4.2系统总体电路框架………………………………………………………………6 4.3变换电路的选择………………………………………………………………6 4.4控制方案………………………………………………………………………7 4.5 控制器的选择………………………………………………………8 4.5.1 C8051F020的内核………………………………………………………8 4.5.2 片内存储器…………………………………………………8 4.5.3 12位模/数转换器………………………………………………9 4.5.4 单片机初始化程序……………………………………………………………9 4.6 输出采样电路…………………………………………………………………10 4.6.1 信号调节电路………………………………………………………………10 4.6.2 信号的采样…………………………………………………………………11 4.6.3 ADC 的工作方式……………………………………………………………11 4.6.4 ADC的程序…………………………………………………………………12 4.7 显示电路…………………………………………………………………13 4.7.1 显示方案…………………………………………………………………13 4.7.2 显示程序…………………………………………………………………14 5．总结……………………………………………………………………………16 参考文献 ……………………………………………………………………………17
1．开关电源简介
1.1开关电源概述
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种对参数的要求。这些变换包括交流到直流(AC-DC，即整流)，直流到交流(DC-AC，即逆变)，交流到交流(AC-AC，即变压)，直流到直流(DC-DC)。广义地说，利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（SwitchingPower Supply)。
将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC交换完成这一变幻的电路称为DC-DC转换器。根据输入电路与输出电路的关系，DC-DC 转换器可分为非隔离式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC 开关电源属于非隔离式的。降压型DC-DC转换器主电路图如1：
图1 降压型DC-DC转换器主电路
其中，功率IGBT为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定；L和C为滤波元件。驱动VT导通时，负载电压Uo=Uin，负载电流Io按指数上升；控制VT关断时，二极管VD可保持输出电流连续，所以通常称为 续流二极管。负载电流经二极管VD续流，负载电压Uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串联L值较大的电感。至一个周期T结束，在驱动VT导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为：