电力电子 5V15W数字电源.docxVIP

PAGE

PAGEI

湖南大学

XX学院信息与电气工程系

电气工程专业综合课程设计报告

题目：5V/15W数字开关电源设计

专业：电气工程及其自动化

班级：电气二班

姓名：XXX

学号：2054010XXX

指导教师：XXX

2023年12月29日

电气工程专业综合课程设计课程设计评阅书

题目

5V/15W数字开关电源设计

学生姓名

Xxx

学号

2054010XXX

指导教师评语及成绩

成绩：

指导教师签名：

年月日

XX学院信息与电气工程系

课程设计任务书

2023—2024学年第一学期

专业：电气工程及其自动化学号：2054010XXX姓名：XXX

课程设计名称：电气工程专业综合课程设计

设计题目：5V/15W数字开关电源设计

完成期限：自2023年X月18日至2023年X月29日共2周

设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：

一、设计依据：

数字开关电源是精密仪器设备的供电中应用广泛。本设计以电力电子技术、模拟电子与数字电子技术、自动控制原理等课程知识为理论基础，以单片机原理及应用、DSP原理及应用技术、电气专业仿真技术、电子设计技术等课程知识为技术方法，利用高性能单片机或DSP芯片作为微处理器，结合外围电路和主电路实现数字开关电源，使其输出电压能稳定在5V，额定功率范围内的线性调整率1%。

二、设计内容及要求：

用220V/6V单相变压器为数字开关电源提供交流电源，采用MOSFET作为功率器件设计主电路，以单片机或DSP芯片为微处理器设计控制系统，使用MATLAB、PSIM、Proteus等仿真软件完成系统功能与控制电路设计方案的验证，采用Protel或AltiumDesigner软件绘出硬件电路图和PCB图，编写软件程序。

1、基本要求：

（1）该数字开关电源能够输出5V直流电压，输出电压纹波10mV；

（2）数字开关电源能够在空载、50%额定功率、100%额定功率等三种工况下稳定输出5V直流电压，且线性调整率1%；

（3）完成空载、50%额定功率、100%额定功率等三种工况下数字开关电源的仿真实验，并记录输出电压波形和输出电流波形；

（4）分析输出电压线性调整率与纹波的影响因素；

Protel或AltiumDesigner软件绘出硬件电路图。

2、提高要求：

（1）采用Protel或AltiumDesigner软件绘出PCB图；

（2）完成数字开关电源的实物制作；

（3）结合示波器和单相变压器完成数字开关电源的模拟调试。

提示：220V/6V单相变压器的高压侧接220V市电、低压侧接至数字开关电源的前级整流电路，数字开关电源的后级降压电路接入相应阻值的电阻以模拟负载。

摘要

这款开关电源设计采用了STC12C5A60S2单片机，通过生成47KHZ的PWM脉冲信号，并通过IR2104控制MOS，实现对整个BUCK（降压式变换）电路的精准调节。单片机内置的10位ADC能够通过电压电流检测，即时反馈电流和电压数值，以此调整输出PWM的占空比，形成电流电压闭环控制系统。用户可通过按键设定输出电流，范围从0.2A到2A，以0.01A递增，最大输出可达10V。液晶显示屏实时展示输出电流与电压数值。在测试中，该设计在满载状态下的供电效率为88%，按键设置的输出电流误差小于0.01A。

关键词：开关电源，BUCK，STC单片机，IR2104，PWM

目录

TOC\o1-2\h\z\u1前言 1

1.1研究意义 1

1.2研究现状及存在问题 1

1.3研究内容和方式 2

2系统分析 4

2.1系统论述 4

2.2Buck工作原理 4

2.3Buck波形分析 5

2.4Buck稳压分析 6

2.5小结 7

3硬件设计 8

3．1总统框架 8

3．2各部分电路的选择 8

3．3小结 13

4软件设计 14

4．1电压电流双闭环控制算法设计 14

4．2主程序程序设计 15

4．3按键子程序设计 15

4．4ADC中断