DCDC电路

DCDC电路 开关电源 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 将直流电转化为交流电叫做“逆变” 将交流电转化为直流电叫做“整流” 将交流电转化为交流电叫做“变压”，也可以只是“变频”或者改变某些特征值 将直流电转化为直流电叫做“斩波” [1] 开关电源DC-DC变换器是将一种直流电转换成另一种固定的或者可调的直流电压，也称为直流---直流变换器，它利用无源元件电感和电容的能量储存特性，从输入电压获得能量，暂时把能量以磁场的形式存储在电感中，或者以电场的形式存储在电容之中，然后将其变换到负载，实现DC/DC变换。 [2] 根据输入电路和输出电路的关系，DC/DC变换器可分为几种类型，降压型(Bulk)，升压型(Boost)和升压-降压型(Boost-Bulk)和反相型(Cuk)DC/DC变换器。 根据客户需求可采用三类控制。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换器小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。[3] [2] PWM工作方式是指保持工作频率恒定，通过改变功率开关管的导通时间或者截止时间来改变占空比的一种调制方式，是目前功率变换器中应用最为广泛的一种控制方式。 工作原理:首先对被控输出电压进行检测，得到反馈电压，将其加至运放的反相输入端，另一个精确的的基准参考电压加至运放的同相输入端。反馈电压与基准电压比较后输出直流误差电压，加至PWM比较器的同相输入端，另一个固定频率的振荡器产生锯齿波信号加至比较器的反相输入端，两者经过PWM比较器，输出一方波信号，此方波信号的占空比随着误差电压变化而变化，实现脉宽调制。 PWM控制的实质就是在输入电压，内部参数及外部负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关管的导通时间(即脉冲宽度)，保持脉冲的周期不变来达到稳定输出电压的目的。PWM反馈控制分为电压控制和电流控制。 PFM是保持方波宽度不变，调节开关管的截止时间，通过改变脉冲频率来稳定输出电压。其特点是:输出取样值控制频率控制器，占空比变化范围大，效率高，功耗低，输出电压的可调范围比PWM方式大。并且在负载变化范围大的情况下，可得到较高的效率。但是滤波电感为了能适应较宽的频段，其体积和重量必定也要增大。 工作原理:取自输出端的反馈电压加载误差放大器的反向输入端，另一个精 确的基准电压加在误差放大器的同相输入端，二者之间的压差被放大后去控制可变频率控制器。可变频率控制器是一个压控频率变换器，提高输入电压就能提高输出脉冲的频率。输出电压的改变就是通过调整开关频率得到调整的。 PWM控制的实质就是在轻负载的情况下，变换器只有比较稀的脉冲群，在脉冲群与脉冲群之间两个基本点功率管都关断，电路空闲不工作，电感电流为零。在这个过程中，输出电容为负载提供电流。当输出电容放电，使得电压低于基准电压时，变换器重新工作，再产生一些脉冲群，使得输出电容被充电。显然，电路中与负载无关的损耗减小，随着负载电流的减小，空闲时间增加。 PSM是通过改变有效工作频率来改变输出功率的控制方式。其开关损耗与输出功率成正比，效率几乎与负载无关。 工作原理:控制器对输出电压进行检测，如果在一个时钟周期内输出的电压值低于额定值，则这个周期内开关管导通。否则开关管截止，这样就可以使得输出电压稳定在额定值左右。PSM通过控制开关管在一个周期内是否导通来调节输出功率。在达到稳定后，开关管的平均工作频率，即有效频率达到最大工作频率fmax=1/T。在一般情况下，开关管只在部分周期内导通，此时有效频率fc将小于fmax。PWM调制方式控制电路简单，灵活，动态响应比较好，故采用PWM调制方式。 DC-DC控制器的重要参数 Input Voltage-range: 输入电压范围 Maximum Input Current: 最大输入电流 Output Voltage-range: 输出电压范围 Maximum Output Current: 最大输出电流 Efficiency(%): 效率 Switching frenquency 开关频率 Maximum Isolation Voltage(Vdc): 最大隔离电压(Vdc) Regulation Accuracy(%) 调节精度(%) Number of Independent Outputs: 对立输出个数 Buffered Output: 缓冲输出 Power On Reset: 上电复位 Standby Mode: 备用模式 Serial Interface; 串行接口 Voltage Reference: 电压参考 Short Circuit Protection: 短路保护 Thermal Protection: 热保护 浮充时要严格掌握充电电压，如额定电压为12V的蓄电池，其充电电压应在13.5,13.8V之间。浮充电压过低，蓄电池会充不满，过高则会造成过量充电。电压的调定，应以初期充电电流不超过0.3C(C为蓄电池的额定容量)为原则。 循环充电，其初期充电电流也不宜超过0.3C，充电的安培小时数要略大于放电安培小时数。也可先以0.1C的充电速率恒流充电数小时，当充电安培小时数达到放电安培小时数的90%时，再改用浮充电压充电，直至充满。 以上为目前常用的铅酸蓄电池充电方式，但这两种方式存在着一些不足之处。在充电过程中，电池电压逐渐增高，充电电流逐渐降低。由于恒压充电不管电池电压的实际状态，充电电压总是恒定的，充电电流刚开始比较大，然后按指数规律下降;采用快速充电可能使蓄电池过量充电，易导致电池损坏。对于循环充电而言，采用较小电流充电，充电效果较好。但对于大容量的蓄电池，充电时间就会拖得很长，时效低，造成诸多不便。 [4] 铅酸蓄电池的主要优点是:电池容量大、价格便宜并具有无记忆效应;但存在的缺点是:体积大、重量重和不能过充或过放。根据铅酸蓄电池的上述特点，铅酸蓄电池的充电过程一般分为4个阶段:涓流充电—快速充电—均充电—浮充电，如下图所示。根据充电前蓄电池残余电量的不同，每次充电的时间将有所不同。 (1) 涓流充电 若蓄电池在充电初期已处于深度放电状态，为避免对蓄电池充电电流过大，造成热失控，微处理器通过监测蓄电池的电压，对蓄电池实行稳定小电流涓流充电。在涓流蓄电池充电阶段，电池电压开始上升，当电池电压上升到能接受大电流充电的阈值时则转入快速充电阶段。 (2) 快速充电 该阶段为大电流恒流充电，电池电压上升较快，当电压上升至均充电池阈值时，则转入均充阶段。 (3) 均充电 该阶段为恒压充电，它可使电池容量快速恢复。这时充电电流逐渐减小，当 电流下降至某一阈值时，自动转入浮充。 (4) 浮充电 该阶段主要用来补充蓄电池自放电所消耗的能量，此时标志着充电过程结束。[5] [7] 充电器软件设计 编程 [6] 充电器的设计 [7] 由R1、R2和R3组成的电阻分压网络可用来检测充电电池的电压。此外， V该电路还可通过与精确的参考电压()相比较来确定浮充电压、过充电压和涓REF 流充电的阈值电压。 蓄电池的一个充电周期按时间可分为大电流充电状态、过充电状态和浮充电 V IRVI状态等三种，其充电参数主要有、、、等。它们与R1、R2、、OCOCTCFMAX R之间的关系可以从下面的公式反映出来。 S V,V(1，R/R，R/R) OCREF1213 V,V(1，R/R) FREF12 I,0.25V/R MAXS I,0.025V/R OCTS VVVVOCFREFREFI上述公式中，、与成正比。的温度系数为-3.9mV/?C，、MAXIVVI、、均可独立设置。只要输入电源允许或功率管可以承受，的OCTOCFMAX值可以尽可能地大。虽然某些厂家称如果有过冲保护电路，重点率可以达到甚至 I超过2C，但是电池厂推荐的充电率范围是C/20~C/3。过充电终止电流的选OCT VV择尽可能地使电池接近100%充电。合适值取决于和在时电池充电电流OCOC II的衰减特性。和分别由电流限制放大器和电流检测放大器的偏置电压和OCTMAX VVVOCFREFRRR电流检测电阻决定。、的值则由内部参考电压和外部电阻、、S12R组成的网络来决定。 3 电池的额定电压为12V，容量为38AH， V,18VV,15VI,50mAV,13.8VI,500mA,,,,。由于充电器始终INOCOCTFMAX 接在蓄电池上，为防止蓄电池的输出电流流入充电器，应在串联调整管与输出端 R之间串入一只二极管。同时为了避免输入电源中断后蓄电池通过分压电阻放3 R电，设计时将通过电源指示晶体管(7脚)连接到地。 3 当18V输入电压加入后，串联的功率管TIP42C导通，开始大电流恒流充电，充电电流为500mA，这时充电电流保持不变，电池电压逐渐升高。当电池电压 V达到过充电压的95%(即14.25V)时，电池转入过充电状态，此时充电电压维OC I持在过充电电压，充电电流开始下降。当充电电流降到过充电终止电流()时，OCTUC3906的10脚输出高电平，比较器LM339输出低电平，蓄电池自动转入浮充 状态。同时充足电指示发光管发光，指示蓄电池已充足电。 [1] 网络 [2] 成楠 升压式DC/DC变换器的研究与设计. 西安电子科技大学.硕士学位论 文. [3] DC-DC变换器.pdf [4] 智能型铅酸蓄电池充电器的设计与实现 [5] 电动车用智能型快速充电器的研制 [6] 多功能智能型铅酸蓄电池的设计与实现 [7] 基于UC3909的UPS蓄电池充电器 可以用以下几种方式: 1、最简单的电路是升压式开关电源，自制。 2、购买成品DC-DC模块，电子元件市场有售 3、购买输入12V DC输出15,18V的成品电源，但不容易找 4、购买12V逆变电源，逆变为220V AC，再用输出为15V左右的适配器输出所需电压