一、 設(shè)計概述

　　DC~DC電源轉(zhuǎn)換器的功能是將一個固定的輸入直流電壓轉(zhuǎn)換成可調(diào)的輸出直流電壓，可分為升壓型和降壓型兩類，其典型應(yīng)用是直流電源的穩(wěn)壓電路部分。升壓型DC~DC電源轉(zhuǎn)換器可基于并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理進(jìn)行設(shè)計，通過電感的儲能作用將感應(yīng)電動勢與輸入電壓相疊加后作用于負(fù)載，使得輸出電壓大于輸入電壓。感應(yīng)電動勢是電感元件的一種重要特性，它是指當(dāng)電感電路發(fā)生換路時，流過電感的電流發(fā)生變化，電感兩端會產(chǎn)生一個感應(yīng)反電勢阻止電感電流的變化。例如，直流電源對電感進(jìn)行一段時間的充電后，電路在某一瞬間出現(xiàn)換路，此時電感瞬間釋放所存儲的電能，由于電感的電流不能發(fā)生突變，所以電感的電能以電壓的形式釋放出，外在看來就是電感兩端電壓被突然抬高。根據(jù)能量守恒原理，升壓型DC~DC電源轉(zhuǎn)換器主要適用于輸出電流較小的場合。

　　二、 設(shè)計任務(wù)及要求

　　2.1 設(shè)計任務(wù)

　　本次課程設(shè)計主要進(jìn)行5V~12V電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計及實現(xiàn)，其基本工作流程為：電源轉(zhuǎn)換器以5V直流電壓作為輸入，利用升壓電感的感應(yīng)電動勢特性對輸出電壓進(jìn)行拉升，最后輸出穩(wěn)定的12V直流電壓。首先，在EWB軟件平臺環(huán)境下進(jìn)行電路設(shè)計和原理仿真，選取合適的電路參數(shù)，通過輸出波形測試5V~12V電源轉(zhuǎn)換器壓控函數(shù)發(fā)生器的運行情況。其次，在硬件設(shè)計平臺上搭建電路，并進(jìn)行電路調(diào)試，通過示波器觀測電路的實際輸出波形。最后，將電路實際輸出波形與理論分析與仿真結(jié)果進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生誤差的原因，并提出改進(jìn)方法。

　　2.2 設(shè)計要求

　　2.2.1性能指標(biāo)要求

　?。?） 輸入直流電壓為5V，輸出直流電壓為12V/100mA，電壓可調(diào)范圍±1V。

　?。?） 在額定負(fù)載的情況下，輸出電壓跌落≤30mV；

　?。?） 在額定負(fù)載的情況下，輸出紋波電壓Vopp≤50mV；

　?。?） 在額定負(fù)載的情況下，輸出尖峰電壓Vopp’≤400mV；

　?。?） 功率轉(zhuǎn)換效率η大于60%；

　?。?） 過電流保護(hù)（≤100mA）功能。

　　2.2.2設(shè)計報告要求

　?。?） 根據(jù)電路性能指標(biāo)要求設(shè)計完成電路原理圖，計算元件參數(shù)，寫出理論推導(dǎo)過程，并分析各單元電路的工作原理；

　?。?） 在EWB軟件平臺環(huán)境下進(jìn)行電路設(shè)計和原理仿真，選取合適的電路參數(shù)，通過輸出波形測試5V~12V電源轉(zhuǎn)換器的運行情況；

　?。?） 繪出總體電路連線圖及器件參數(shù)；

　?。?） 記錄實驗結(jié)果和調(diào)試心得，判斷誤差原因，完成實驗結(jié)果分析。

　　三、 設(shè)計方案

　　5V~12V電源轉(zhuǎn)換器可由圖4-32所示的四個模塊組成：振蕩電路、升壓開關(guān)電路、濾波電路、采樣電路反饋調(diào)整電路。振蕩電路在反饋調(diào)整電路的控制下，通過調(diào)節(jié)開關(guān)控制脈沖的占空比，進(jìn)而調(diào)整開關(guān)電路的工作狀態(tài)。升壓開關(guān)電路利用升壓電感中的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生一個升高的電壓。濾波電路通過濾波電感和濾波電容組成的復(fù)式濾波電路輸出一個相對平穩(wěn)的直流電壓，反饋調(diào)整電路根據(jù)輸出直流電壓的脈動成分，經(jīng)過負(fù)反饋機(jī)制調(diào)整輸出電壓的大小，維持輸出電壓的恒定。如能使升壓開關(guān)電路始終工作在開關(guān)狀態(tài)（即飽和導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)，同時功率管應(yīng)具有較高的切換速度），則可取得較高的功率轉(zhuǎn)換效率。整個系統(tǒng)設(shè)計的原理框圖如圖4-32所示：