1、升压型DC-DC电源转换器,信息学院 电子科学与技术系,模拟电子技术课程设计,模拟电子技术课程设计课程特点,模拟电子技术实验 老师：给出实验方案和具体电子线路 学生：进行实验原理验证,模拟电子技术课程设计 老师：提出设计任务及指标要求 学生：查找资料，确定设计方案，仿真验证方案并确定电路参数，完成电路安装及调试，撰写设计报告,模拟电子技术课程设计课程安排,1st：本次课程设计任务及电路原理模型介绍；,2st: 仿真电路原理图（结构+参数)检查，签字； 讲解设计、安排、调试电路的注意事项； 分发电路调试板及器件；,3st：课程设计报告撰写格式等说明；15:00之后开始电路波形、参数实测检查；,4
2、st：电路波形、参数实测检查。,本次课程设计内容安排,升压DC-DC转换器相关介绍升压DC-DC转换器设计任务及要求升压DC-DC转换器原理介绍升压DC-DC转换器的设计方案介绍EWB及Multisim软件注意事项实验室开放时间,一、升压DC-DC转换器相关介绍,DC-DC转换器：将一个固定的输入直流电压转换成可调的输出直流电压。,DC-DC转换器：分为升压型和降压型两种。,升压型DC-DC转换器：通过电感的储能作用将感应电动势与输入电压相叠加后作用于负载，使得输出电压大于输入电压。,适用场合：汽车点火装置、煤气灶点火、电蚊拍等等。,二、升压DC-DC转换器设计任务及要求,(1)设计电路，并在
3、 EWB软件平台环境下进行原理仿真，通过仿真对设计的参数进行合理调整。,设计任务：,利用555定时器、运放器、三极管、电感、电容及电阻等器件进行5V-12V电源转换器的设计及实现;通过反馈电路稳定输出电压、输出电流。,(2)对设计好的电路及参数，在硬件平台上搭建电路和调试。,(3)对电路的实际输出、理论计算、仿真结果进行比较，分析产生误差的原因，提出改进措施。,设计要求：,输入直流电压为5V，输出直流电压为12V/100mA，电压可调范围1V。 在额定负载的情况下，输出电压跌落30mV； 在额定负载的情况下，输出纹波电压Vopp50mV； 在额定负载的情况下，输出尖峰电压Vopp400mV 功
4、率转换效率大于60%； 过电流保护(100mA)功能。,三、升压DC-DC转换器原理介绍,升压型DC-DC转换器原理介绍：,(1)当Vi为高电平时：VT饱和导通，能量从电源流入，储存在电感L中，由于VT饱和压降小，D截止，C中能量释放给负载。,(2)当Vi为低电平时：VT截止，由于电感中电流不能突变，它所产生的感应电动势将阻止电流的减小，电动势极性左负右正，使D导通，L中能量经D对滤波电容C充电，同时提供给负载。,L回路充电电阻很小，即时间 常数很大，当VT管导通时，L 电流近似是线性增加的。,在VT管导通结束时：,在VT管关断时，D导通，L两端电压为：,则L中电流为：,在VT管截止结束时，流
5、过L的电流为：,因纯电感不消耗能量，所以两个变化量相等即：,q为Vi的占空比,所以,q越大，Uo越大,四、升压DC-DC转换器的设计方案介绍,振荡电路：用于产生占空比可调的开关控制脉冲，以调整开关电路的工作状态；,开关电路：通过控制大功率三极管的通断对升压电感进行充电和放电，由此产生一个较高的感应电势；,滤波电路：滤除升压电感输出的跃变幅度较大的脉动电压，输出相对平稳的电压值；,反馈电路：调整输出电压、输出电流；,1、振荡电路：555定时器构成多谐振荡器,U0频率：,占空比：,具体555多谐振荡器及频率、占空比公式推导，自行查略数电教材书。,若f太大：升压电路中大功率管的管耗太大，易烧毁元件，
6、且电路转换效率低。,f 和q对电路性能的影响：,若f太小：大功率管的管耗小，但最终纹波大。,适当选择f的取值是关键！,一般取3K-30K左右，若不合适再适当调整。,占空比的选择：,占空比若偏小，则U0不能达到预期值。,一般取6080左右，若不合适再适当调整。,根据以上要求，对R1、R2、C适当取值。,2、升压开关电路：采用耐压高的大功率管来实现升压电感的充放电。,R5取值：通过调整其取值，使Q2工作于饱和区。,R4取值：通过调整其取值，使Q1工作于饱和区。,在开关脉冲为高电平即5V输入时：,吸收L的尖峰电压，保护Q2不被击穿,R5取值偏大，Q2工作于放大区，管耗大，管子发热。,R5取值偏小，Q
7、2工作于深度饱和，电路带小负载能力减弱。,R5取值100左右,3、滤波电路：LC构成滤波电路，过滤掉升压电感输出的脉动电压，输出稳定的电压。,输出纹波产生原因：L输出的大脉动电压被L1C1滤波后的小脉动（纹波）。,输出尖峰产生原因：L输出的大脉动电压没被L1C1滤波掉的尖峰值。,C1越大，纹波越小，但稳定Uo时间越长。给定C1=1000F,D1作用：与L1、C1构成回路，释放L1电感的反向电场能。,4、反馈调整电路：,电压采样反馈电路：若输出电压高于目标值，通过反馈电路降低开关脉冲占空比，减少对升压电感的充电时间，从而降低输出电压；反之，提高占空比，增加对电感的充电时间，增加输出电压,调整输出
8、电压=12v、输出电流100mA；,电流采样反馈电路：若输出电流超过额定值，通过反馈电路降低开关脉冲占空比，减少对升压电感的充电时间，从而降低输出电流，保护负载；,做法：在负载电路上串联一个小电阻，将负载电流转换为电压采样。,电压电流反馈调整电路,若运放用339芯片，则为OC输出，那么必须在输出端接上拉电阻（R4、R5）,OC（即集电极开路）,五、仿真软件,简易版：EWB5 ；安装文件大小：14.3MB特点：即插即用型，但器件库较小，示波器等仿真仪器仅能使用一次。升级版：Multisim 10.0 安装文件大小：315MB特点：需安装软件并破解，器件库相对完善，示波器等仿真仪器可多次使用。,E
9、WB仿真软件的兼容问题,鼠标右击EWB5的软件图标，点击属性，选择兼容性选项卡，勾选“用兼容模式运行这个程序”，在下拉菜单中选择：Windows 98/Windows Me,EWB运算结点数量设置,若设置的结点数太少，仿真运行时容易出现中途停止并报错的情况，影响仿真结果。,EWB运算结点数量设置,核心元器件,LF339,NE555,六、注意事项,大功率三极管、负载等重要元件的安全工作参数。 管耗以及反向击穿电压。 最大集电极电流。 纹波及尖峰电压。,2013-2014第一学期221实验室值班安排,七、实验室开放时间及答疑安排,答疑安排：b224室邓老师、b339室徐、杨老师；b324室殷老师,
