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研究開關電源的工作原理，基于模擬電路或單片機技術實現一款20V輸出DC-DC型開關電源，要求設計出電路方案，利用仿真平臺驗證方案的可行性，并制作實物樣機。

功能需求：DC-DC開關電源輸出電壓20V，并數碼顯示輸出電壓。

性能參數：1、開關電源最大輸出功率不小于10W。

2、利用數碼管或液晶屏顯示輸出電壓。

3、輸出電壓紋波不大于100mv。

1.2 整體設計方案

由220V交流電壓經變壓器和整流濾波后得到直流的輸入電壓24V；將輸入電壓輸入Buck降壓電路，由控制電路提供PWM控制信號控制開關管的導通與截止，用來調節直流電壓的占空比，最后得到穩定或者可調的直流輸出電壓。輸出電壓范圍為：0V至20V直流電壓。

2 系統電路設計

2.1整流濾波電路

220V交流電壓通過電源變壓器變為24V交流電壓。24V交流電壓經過整流濾波電路轉換成24V直流電壓。最終220V的交流輸入電壓變為24V直流輸入電壓進入DC-DC轉換電路中。2.2 BUCK主原理電路

BUCK電路圖如圖4.2所示，C13為輸入濾波電容，TV1為開關MOS管，VD1為續流二極管，L1為電感，C15為輸出濾波電容，R22 、R21為輸出電壓的采樣電阻，R23為輸出電流采樣電阻，該電路圖是通過PWM波控制TV1開關MOS管的開關，并采樣輸出電壓來調整PWM占空比的變化來達到使輸出電壓穩定。2.3 采樣電路2.3.1電壓采樣圖2.1中R22，R21電壓采樣電阻采樣輸出電壓，R22=10K,R21=2.2K,根據分壓原理，采樣電壓為: V1=V0*R21/(R21+R22)=3.6V (1)式中V1為采樣電壓，VO 為額定輸出電壓20V。這樣，通過采樣電壓進行PI控制就可以使輸出穩定在額定值，在圖4.3中運放U6A用跟隨器接法起到一定隔離作用，采樣電壓經濾波后通過AD采集送到STC12C5A60S2單片機進行處理，并對MOS的驅動PWM進行調整，從而實現電路的閉環控制。

2.3.2電流采樣R23為電流采樣電阻，取0.05Ω。當輸出電流為1A時，R3、R4的采樣電壓Vc為0.05V，這個電壓太小，對于有10位AD的M0，控制精度是不夠的，為了提高精度，。U5B組成放大器，根據公式： Vop=Vc(1+R14/R20)=6*Vc (2) 可計算得電流采樣電阻的電壓VC被放大了69倍，達到3V級別。電流采樣電路中也用到了和電壓采樣一樣的低通濾波器。2.4 驅動電路

這里選用型號為IR2103的驅動芯片驅動MOS管，其高端輸出電壓： VHO=Vs+20 (3) 圖2.4為IR2103組成的MOS管驅動電路，2腳接STC12C5A60S2單片機的PWM引腳,7腳連到MOS管的G極，6腳VS連到MOS管的S極，這樣通過IR2103的自舉能力，就可以起到可靠驅動MOS開關管的作用。圖中D3為1N4148消特基快恢復二極管，其作用是給驅動提供電源并防止電流倒灌。電容C7、C4為濾波電容，值取10µF。2.5 顯示電路

3系統仿真及調試3.1 軟件仿真調試

根據原理圖進行仿真圖的繪制，運行仿真圖，驅動波形和輸出波形都正常，輸出電壓在范圍內可調，經仿真證實電路原理圖符合設計要求。3.2 實物調試測試方法：將開關電源電路板放在地上，插上電源，查看數碼管顯示的輸出電壓，用萬用表測輸出電壓是否和數碼管顯示的電壓相同。測試結果：隨著調試，電壓從0V至20V遞增數碼管都正確的顯示出實際的輸出電壓。

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