郑州大学本科毕业论文设计（论文）
郑州大学
2014级毕业设计（论文）
采用单片机的数字可调高效开关稳压电源设
1.计
年 级:11级 学 号:110423059 姓 名:张彬 专 业:城市轨道交通控制 指导老师:陈志红
二零一四年六月
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目 录
第1章 绪论 ................... 错误！未定义书签。
1.1 引言 ............................... 错误！未定义书签。 1.2 高效开关稳压电源技术简介 ............ 错误！未定义书签。
1.2.1．开关电源的效率
1.2.2影响开关电源效率的因素及其提高方法 1.2.3开关管及其驱动电路的功耗 1.2.4变压器的效率 1.2.5系统线路的损耗
第2 章高效开关稳压电源的整体设计
2.1频率的选择 2.2 开关管的选择 2.3 开关管的驱动电路 2.4电感线圈的绕制 2.5.电路测试
第3章 高效开关稳压电源概述 ... 错误！未定义书签。
3.1 高效开关稳压电源的定义 ............. 错误！未定义书签。 3.2 3.2 TL494的各脚功能及参数
3.3 高效开关稳压电源的工作原理 ......... 错误！未定义书签。
第 4 章 高效开稳压电源的应用
4.1采用TL494的汽车音响开关电源电路及原理
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4.2采用开关电源技术的电动自行车充电器
第5章 总结 ................... 错误！未定义书签。 参考文献 ....................... 错误！未定义书签。 致 谢 ........................ 错误！未定义书签。
? 摘要
为研究模拟PWM与数字电路相结合后的优点,本文设计实现了一个由51单片机控制的输出可调的高效开关稳压电源。通过理论分析设计了基于BOOST升压电路的DC-DC变换器、PWM控制芯片及其外围电路、单片机最小系统以及键盘/显示电路。通过仿真和实际电路调试使该电源实现稳压、限流、输出设定和输出值的显示功能。结果证明模拟PWM与数字电路相结合后,可以在不牺牲模拟控制所具备的精度和无限分辨率的情况下,提供数字控制所具有的特性。其中，；.0…
第1章 绪论
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1.1引言
开关电源因其具有效率高、体积小、控制灵活、输出功率大和升降压方便等特点，备受人们的青睐，尤其在各种便携装置（如笔记本计算 机、蜂窝电话、手机、ＰＤＡ等）中得到广泛应用。主要有ＡＣ／ＤＣ（交流－ 直流）和ＤＣ／ＤＣ（直流－直流）两大类，其中，ＤＣ／ＤＣ变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压；ＡＣ／ＤＣ变换是将交流变换为直流。半导体技术的不断进步，使信号处理及信息处理电路不断地往高密度和高集成的方向发展，对该电路的电源供电也提出了高功率、高密度的要求。目前使用的电源几乎都是开关电源，其发展趋势提高开关电源的开关频率和降低功耗（即提高电源的效率）。
电子电路中，常用ＰＷＭ／ＰＦＣ控制器３８４２／４３／４４／４５、 开关电源控制器集成电路ＴＨＸ２０１／２／３系列、脉宽调制控制芯片ＴＬ４９４和ＵＣ３８４Ｘ等ＤＣ／ＤＣ芯片构建开关电源，本文以ＴＬ４９４为例阐明应用过程中提高开关稳压电源效率的方法。
1.2 开关电源技术简介
1.2.1．开关电源的效率
开关电源效率的计算方法开关电源的输入功率： ＰＩＮ＝ＵＩＮＩＩＮ（１）及输出功率： Ｐｏ＝ＵｏＩｏ （２） 则开关电源的效率计算公式为： η＝Ｐｏ／ＰＩＮ （３）其中，ＵＩＮ和ＩＩＮ为开关电源电路输入端的直流电压和直流电流；Ｕｏ和Ｉｏ为开关电源电路输出端的电压和电流。
1.2.2影响开关电源效率的因素及其提高方法 开关电源电路中，通常利用开关管在导通时两端电压为零，关断 时电流为零的特征，实现在电感上储存能量并输出功率的目的。 因此，影响开关电源效率的主要因素有：开关管及其驱动电路的功耗、变压器的损耗、系统线路的损耗及ＤＣ／ＤＣ芯片的损耗。
1.2.3开关管及其驱动电路的功耗 理论上，开关管在其两端电压为零时，处于导通状态，损耗为零［１］。实际上，管子在导通时存在着导通电阻，流过开关管的电流使得该导通电阻会消耗掉部分功率。因此，所选择的开关管的导通电阻越小，其损耗程度就越小。 开关管截止时，电压为零，不影响电路的损耗。 提高电路的工作频率，管子的工作频率可以提高到ＭＨｚ级，由于开关管上的极间电容的存在，其工作效率会显著下降。通常应选择适当的频率使开关管工作在最佳状态（发热最小）。 1.2.4变压器的效率 开关电源电路中，常需要利用电感线圈进行电压的转换，其性能直接影响到变压器的效率。电感线圈的性能指标主要由电感量的大小和绕制电感线圈的导线电阻、磁芯的材料来衡量［２］。通常，导线电阻是很小的，可忽略不计。但当电路中流过的电流很大时，该电阻就不能忽略了，应尽量采用大线径的线圈来提高电流。 磁芯的选择由开关管到通时，不饱和为宜。
1.2.5系统线路的损耗 电路中的走线也是影响开关电源效率的因素之一，因为线路在流过电流的同时会损失部分电流，造成电路效率的降低。
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第2章 高效开关稳压电源整体设计
TL494 是一种固定频率脉宽调制电路, 其内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力, 有推、 拉两种输出方式。
其电路如图 所示可提供脉宽调制：
图1（a） 图1(b)
由图可知, 本电路中, 影响效率的因素有频率的选择、 场效应管的管耗、 自 绕电感上的损耗和驱动电路的损耗。
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