2007年E题 开关稳压电源设计方案

开关稳压电源设计方案 本系统以 C8051F020 为核心，电压可预置，步进电压为 1V，输出电压范围为 30V 到 36V，输出电流为 0-2A。可显示预置电压，实测电压，实测电流，实测效率。该系统主要由最小单片机系统，PWM 信号控制芯片 TL494，开关电源升压主回路，A/D 以及 D/A 组成。 关键概念： 1. 开关稳压电源：一种能够将输入电压转换为稳定的输出电压的电源，输出电压范围为 30V 到 36V，输出电流为 0-2A。 2. C8051F020：一种微控制器，作为系统的核心，负责控制开关电源的工作，显示预置电压、实测电压、实测电流、实测效率等信息。 3. PWM 信号控制芯片 TL494：一种专门用于控制开关电源的芯片，能够生成 PWM 信号，控制开关管的导通与截止，实现电压调整。 4. DC-DC 变换：一种将输入电压转换为输出电压的技术，分为隔离和非隔离两种，非隔离方式简单、效率高，但不适用于高压差应用。 5. 串联开关电路：一种降压型电路，开关管受 PWM 波的控制，交替导通或截止，经 L 和 C 滤波器在负载 R 上得到稳定直流输出电压 Uo。 6. 并联开关电路：一种升压型电路，开关导通时电感储能，截止时电感能量输出，能达到题目要求的 30--36V 输出电压。 7. 串并联开关电路：一种复杂的电路，实际上是在串联开关电路后接入一个并联开关电路，使用电感的储能特性来实现升降压。 设计方案： 1. 方案一：串联开关电路形式，降压型电路，达不到题目要求的 30--36V 输出电压。 2. 方案二：并联开关电路形式，升压型电路，能够达到题目要求的 30--36V 输出电压。 3. 方案三：串并联开关电路形式，复杂的电路，实际上是在串联开关电路后接入一个并联开关电路。 控制方法： 1. 方案一：采用单片机产生 PWM 波，控制开关的导通与截止，软件实现，控制算法复杂，速度慢，输出电压稳定性不好。 2. 方案二：采用恒频脉宽调制控制器 TL494，这个芯片可推挽或单端输出，工作频率为 1--300KHz，输出电压可达 36V。 本设计方案选择了并联开关电路形式，使用 TL494 控制器，能够达到题目要求的 30--36V 输出电压，输出电流为 0-2A，具有调整速度快，精度高，电压调整率低，负载调整率低，效率高，无需另加辅助电源板，输出纹波小等优点。