2025【基于降压Buck电路和升压Boost电路的可调升降压的DC-DC变换电路设计11000字】.docx

基于降压Buck电路和升压Boost电路的可调升降压的DC-DC变换电路设计

摘要

近年来，直流升降压变换器广泛应用于便携设备、通信电源、航天器电源系统、燃料电池汽车和光伏发电等多领域[1]。相比于直流升压变换器和降压变换器，直流升降压变换器能够更好的适应输入、输出电压范围，实现全运行高效率变换直流电压。如今电子技术在不断的进步，升降压电子芯片逐渐趋于成熟，搭配可调电位器组成的DC/DC开关直流稳压电源使用越来越广泛。

随着科技的不断进步，在开关电源技术方面也积累了许多珍贵的经验。可调升降压DC/DC电路如今在生活中也已经有了大量的应用，如在电动汽车、太阳能电池阵、不间断电源和分布式电站等众多领域。而作为一种新型的变换器，DC/DC变换器势必会在开关电源领域上，占据越来越重要的地位[2]，这点毋庸置疑。由于在使用双向DC/DC变换器，会显著减轻系统的体积重量及造价成本，所以对于它的研究具有很大的价值。笔者考虑到论文题目的多方面需求，所以在本次设计中，选择了降压Buck电路和升压Boost电路，并用使用反馈电路和运放电路的方法来满足电压可调等要求。通过一系列的实验和调试，确定在基本上可以满足该试题对于电压的大部分要求[3]。

本次主要设计的是可以调节的升降压电路设计，使得输入电压7.2V-8.6V，输出电压为5V-24V，并且输出电流小于1A。论文中对硬件的使用、软件方面的设计都进行了相应的介绍。

关键词：升降压电路；电路设计；变换器；单片机系统

目录

TOC\o1-2\h\u第一章绪论 1

1.1研究背景以及意义 1

1.2国内外发展现状 1

1.3本课题的研究内容以及章节安排 1

第二章系统总体架构设计方案 3

2.1可调升降压的DC-DC变换电路设计的主要设计任务、要求 3

2.2总体设计要求 3

2.3可调升降压的DC\DC变换电路部分电路的选型 3

2.5系统总体分析 7

2.6本章小结 12

第三章系统硬件设计 13

3.1单片机原理图 13

3.2电源 13

3.3复位电路的设计 14

3.4LCD显示模块的设计 14

第四章软件设计 16

4.1软件开发 16

第五章系统调试 17

5.1硬件调试 17

5.2上电测试 17

5.3软件调试 17

5.4硬件软件调试 18

5.5实物检查 18

5.6本章小结 19

结论 20

参考文献 22

附录A 22

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第一章绪论

1.1研究背景以及意义

最近几年来，DC降压-升压转换器已广泛应用于便携式设备、通信电源、航天器的电源系统以及燃料电池式的汽车和光伏发电等多个领域中[4]。与直流升压变换器或降压变换器相比，直流升降压变换器可以更好的适应输入/输出电压范围，并实现直流电压的全面运行和高效转换。随着在电子技术方面的科技的不断发展和进步，升降压电子芯片的设计、功能等逐渐趋于成熟，搭配可调电位器组成的DC/DC开关直流稳压电源使用越来越广泛。

1.2国内外发展现状

DC/DC升降压芯片，这是一种降压、升压工作模式的开关稳压芯片，它的输入电压可以低于输出电压，也可以高于输出电压，并且可以实现在两种工作状态之间的无缝变换，因此特别的适用于汽车电子系统[5]。在DC/DC升降压芯片的选型中，应充分考虑选题要求的电压输入范围、电压输出范围和电路输出范围。美国国家半导体公司(NS)推出的LM系列升降压开关控制芯片，构建一个降压-升压型开关稳压器拓扑，需要数量非常少的外部组件。LM系列升降压开关控制芯片输入电压范围达3-75V，开关频率可在50KHz到500KHz范围内编程。该系列芯片包括一个高端降压MOSFET和一个低端升压MOSFET驱动器，它们可以提供2A的峰值电流[6]。

1.3本课题的研究内容以及章节安排

本文研究的主要内容是可调升降压的DC电路的设计。主控制器是基于MS51fb9ae的单片机，并设计相关功能模块，具体有升降压电路模块、电源输入输出模块、单片机模块、LCD显示电路、复位电路、电压电流采集电路这几个主要电路[7]。而对所需要的硬件进行设计，对所要实现的功能进行相应的仿真设计，即可以实现升降压电路的变换功能。在设计前，需充分掌握各个模块、芯片的引脚功能和原理，以便绘制出原理图和PCB图。在实物制作完成之后，则需开展实验工作，调试其功能，选择应用不同电压等级的输入电源和示波器，调制出不同的输出电压，查看电压稳定情况。

第一章绪论。主要介绍课题的选题背景、实际研究意义以及可调升降压的DC电路的应用，并且分析了在相关领域中，国内外不同的主要发展情况，最