武汉理工大学
开放性实验报告
开关稳压电源
实验室： 606
组别： 9组
摘要：
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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
关键词：开关稳压电源，Boost电路，短路保护，msp430
1. 功能介绍
本实验设计的电源为升压型开关稳压电源 ，开关稳压电源设计输入8V，输出实现10V到30V输出可调。设计输出电流为1A。
本系统由msp430控制，电压步进式调节，由键盘设置输出值，电源自动调节到设置值后，恒压输出。
2. 方案选择
2.1 方案一：降压型开关电源，
本方案如图所示，采用单片机发出占空比可调的方波，控制开关管通断，通过改变控制信号的占空比，实现输出电压可调。本方案设计思路简单，但单片机抗干扰能力不强，容易被开关电源影响，可靠性不强。且本电路以多次使用，创新点不多，故不选择。
2.2 方案二：采用2110控制的降压型开关电源。
本方案采用IR2110控制上线管90V供电，输出0到50v，通过单片机输出两路PWM波，控制2110，由2110驱动mos管轮流到同，加后级电感电容滤波，实现直流稳压输出。本方案非常规开关电源方案，输出功率有限。加之无大功率负载测试，设计难以实现，故不选择。
2.3 方案三：升压型开关稳压电源
升压型开关电源采用bost升压电路，采用tl494控制mos管的通断。通过改变tl494内部比较器输入电压，tl494自动改变占空比改变输出电压。
3.硬件设计
3.1 系统设计
系统整体设计框图如上图，由MSP430Z自带AD采集输出电压，与输入电压比较，步进式调节，控制DA输出控制电压，控制494输出PWM波的占空比，实现调压功能。
3.2 第一部分bost升压电路
电路工作原理：电路通过控制mos管通断，当mos管开通时，相当于正电源通过电感与很小的电阻与地相接，在短时间内，电流会很大，这是当mos管关断后，由于电感的续流作用电流通过二极管向电容充电，这样电容两端电压就会变得很大，实现升压功能。这样通过改变电感对电容充电时间就可以改变输出电压。
3.3 第二部分tl494电路
TL494引脚,参数,特点及脉宽调制控制电路图
广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。其主要特性如下：
主要特征：
集成了全部的脉宽调制电路。
片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电
容）。
内置误差放大器。
内止5V参考基准电压源。
可调整死区时间。
内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。
推或拉两种输出方式。
工作原理简述：
TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：
输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。参见上图。
控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%，当输出端接地，最大输出占空比为96%，而输出端接参考电平时，占空比为48%。当把死区时间控制输入端接上固定的电压（范围在0—3.3V之间）即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。
脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段：当反馈电压从0.5V变化到3.5时，输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零。两个误差放大器具有从-0.3V到（Vcc-2.0）的共模输入范围，这可能从电源的输出电压和电流察觉得到。误差放大器的输出端常处于高电平，它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行“或”运算，正是这种电路结构，放大器只需最小的输出即可支配控制回路
Tl494电路设计：
3.4 
过流保护电路
光耦30mv可靠导通，当输出端接后，通过电阻R1电流增大，光耦导通，光耦后级接单片机引脚，引脚输入高电频，单片机停止工作，494出去保护状态，mos管常关，电路进入过流保护状态。
3.5 单片机电路
控制电路采用实验室常用的msp430单片机，硬件电路如下
4. 软件设计
软件流程图：
软件设计采用步进式调节，将取回电压值与输出电压比较，动态控制输出电压，达到合适输出值后，跳出比较函数，实现恒压输出。系统采用320240液晶显示，界面清晰可读性好。以下是部分程序：
#include "msp430x26x.h"
#include "MD130_Driver.h"
#include "Disp_Lib.h"
#include "320240c.h"
#include "key.h"
#include "da.h"
#include "ad.h"
//时钟初始化函数，设置系统时钟。
void Init_CLK()
{ unsigned int i;
BCSCTL1&=~XT2OFF; //打开XT2振荡器
do
{ IFG1 &= ~OFIFG; // 清除振荡器失效标志
for (i = 0xFF; i > 0; i--);// 延时，等待XT2起振
}
while ((IFG1 & OFIFG) != 0); // 判断XT2是否起振
BCSCTL2 =SELM_2+SELS; //选择MCLK、SMCLK为XT2
}
void dalay()
{
int i;
for(i=0;i<1000;i++);
}
//调压函数根据ad输入电压步进式调节da输出电压的参数，调节开关电源输出电压
void work(void)
{
float shezhi,shuchu;
int DAOUT,i=0;
da_init();
shezhi=(shi*10)+ge+(fen/10);
DAOUT=2500-shezhi*24.576;
da_out(DAOUT);
ad_init();
shuchu=results/10;
while(i<20000)
//while((shuchu<shezhi-0.2)||(shuchu>shezhi+0.2))
{
if(shuchu<shezhi-0.1)
{
i=0;
DAOUT=DAOUT-5;
da_out(DAOUT);
//dalay();
ad_init();
shuchu=results/10;
}
else if(shuchu>shezhi+0.1)
{
i=0;
DAOUT=DAOUT+2;
da_out(DAOUT);
//dalay();
ad_init();
shuchu=results/10;
}
else
{
i++;
}
}
while(key()!=11);
//DAC12_0CTL = ~DAC12ENC;
LCD_DispChineseStr(tingzhi,60,181,24,5,4,BLUE,RED);
}
//系统主函数
void main(void)
{
//unsigned int color = 0;
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //关看门狗
ad_init();
Init_CLK();
lcd_init();
while(1)
{
ad_init();
switch(key())
{
case(12):lcd_shi();break;
case(13):lcd_ge();break;
case(14):lcd_fen();break;
case(10):work();break;
}
}
}
第二篇：开关电源学习报告
一 电路分析图
开关电源学习报告
二 电路工作原理
AC∽220V 50Hz市电经过F1保险丝，D1,D2,D3,D4组成桥式整流电路，通过C1，L1，C2的π型滤波后，得到较为纯净的直流300V电压；R3,R6,R22启动电阻，R5,C4,D5,Q1与变压器T1A构成自激振荡，Q1为开关管，当Q1关的瞬间会产生1KV的高压使Q1击穿，加R5,C4,D5为Q1保护,调整的作用；T1A为反激型变压器，D7为整流输出二极管，R24为负载电阻，C6,L2,C7组成π型滤波使输出更好的直流电压；Z3为负载保护二极管
R21,R16,R17,构成取样电路，R19.C10控制二次侧回路增益，U1为调整管，U1A,U1B为光藕，CY1为高压电容，Z1电压保护二极管，R23为下偏置电阻，Q2为电流调整管，D9，R4过压保护电路，C5，R11对Q2起过压保护，D6,C12对T1B正激励起保护电路，R12,R13,Z2,R16,R14输入过欠压保护;TB1正激励绕组。
当输入输出电压过高或过低时，控制开关管的导通时间的长短或占空比；
也就是说，当输出电压过高时，开关管的导通时间减短；当输出电压过低时，开关管的导通时间增长；当输入电压过高时，开关管的导通时间减短；当输入电压过低时，开关管的导通时间增长;通过调整开关管导通时间，可以实现稳压和调压。
具体电路是这样调压的，当输出电压过高，负载输出通过取样电阻高电压，通过U1到光藕这边变低，光藕里面的二级管导通，这时光藕里面像三级管的也导通，使Q2形成Ib电流Q2导通，就影响了Q1漏极电压使负载有调压的目的； 当输入电压过高时，通过正激励T1B感应到高电压击穿稳压管Z2，使Q2形成Ib电流Q2导通，就影响了Q1漏极电压使负载有调压的目的；其它的反之。