便携式五路输出笔记本电脑调试用开关电源设计
发布时间：2021-06-22 23:56
21世纪,开关电源技术迅猛发展,已经在各个领域得到了广泛的应用,例如通信行业,计算机行业和消费类电子行业等。近年来,笔记本电脑已经进入了千家万户,因此在已有的理论及实践基础上,利用电源管理芯片,研制出小型降压型开关电源,对于笔记本电脑的维修与调试,具有重要的科研价值和实践意义。论文基于单片开关电源芯片设计针对笔记本电脑维修和调试用的便携式五路输出开关电源。在分析和阐述开关电源的发展、电路拓扑和工作原理的基础上,通过优化电路拓扑结构解决在不加散热片的情况下芯片散热问题;通过优化输出电感和电容参数来减小输出纹波电流和输出纹波电压,;通过设计电压负反馈来提高输出电压精度。使用ALPHA&OMEGA SEMICONDUCTOR公司推出的AOZ1237QI控制芯片,实现12.0V电压输出;使用TEXAS INSTRUMENTS公司推出的TPS51225控制芯片,实现5.0V和3.3V电压输出;使用TEXAS INSTRUMENTS公司的TPS51117控制芯片,分别实现2.5V和1.8V电压输出。完成电路设计和PCB设计,最后系统测试结果表明设计满足指标要求。这款便携式电源已经应用在维修...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１开关电源电路拓扑分类??开关电源各种不同的电路形式有不同的性能特点和应用场合
周期开始时的电感电流值正好等于开关电源上一个开关周期结束时的电感电流值。因此，开关电源??新的周期开始时的电感电流值与上一个开关周期结束时的电感电流值相等。开关在稳态时，电感电??压值是保持恒定的方波。开关周期中电感的电流和电压波形如图２－２所示。如果一个周期内，电感??两端电压的平均值不等于零，那么电流就会瞬时增加或减少，这说明电路正处于过渡过程。１１６１??０?ｔ??图２－２?—个开关周期中电感的电压和电流波形??开关电源在稳态时，电容电流在一个开关周期内的平均值一定为零。电容的这一原理可以用电??感相似的方法证明。??电容电流在一个开关周期内的平均值按下式计算：??ｒＴｓ?（２－１）??其中／ｅ为电容电流在一个开关周期内的平均值，ｒｓ为一个开关周期，／ｆ（ｔ）为电容电流随时间的变化。??２．４．１降压型（ＢＵＣＫ）电路??降压型电路结构如图２－３所示。???Ｓ１??＿??＋?ＵＳ?－??—Ｕｉ?ＶＤ１?ａ?ｃｉ〇＝＝Ｒ＾??图２－３降压型电路结构??降压型电路一般由以下器件组成：开关管Ｓ１，二极管ＶＤ１，储能滤波电感了?Ｌ１，输出滤波电??容器Ｃ１。这种结构是属于直流直流变换器中应用最广泛的非隔离变压电路，负载端输出电压一般等??于或者小于输入电压。公共端是输出与输入负端。降压型变换器有三种基本工作模式：第一种工作??模式是电感电流处于连续的状态，第二种工作模式是电感电流处于断续的状态，第三种工作模式是??电感电流处于临界的状态，即在开关管Ｓ１导通期间电感Ｌ１储能，在开关管终止时刚好二极管ＶＤ１、??负载Ｒ１释放完
本工作模式，第一种工作模式是电感电流连续的状态，第二种工作模式是电感电流断续的状态。??２．４．３升降压型（Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ）电路??升降压型电路结构如图２－５所示。??ＳＩ?ＶＤ１??－ｎｒ＾－ｒ￣￣＾??－－Ｕｉ?：Ｌ１?Ｕ－＝?｜??＾?ｃｉ?Ｒｒ??图２－５升降压型电路结构??升降压型电路与降压型、升压型电路相同，由开关管Ｓ１、储能电感Ｌ１、整流二极管ＶＤ１及滤??波电容Ｃ１等元器件组成。这种电路具有降压型电路和升压型电路的双重作用。升压还是降压取决于??ＰＷＭ驱动脉冲的占空比。虽然输入与输出共用一个公共端，但是输出电压的极性与输入电压是相反??的。升降压型电路由两种工作模式，第一种工作模式是电感电流连续的状态，第二种工作模式是断??续的状态。??２．４．４?Ｃｕｋ型电路??Ｃｕｋ型电路结构如图２－６所示。??ＬＩ?Ｃｌ?Ｌ２??Ｔ?Ｕｉ?Ｕｓ＇ｌＳｌ?５ＺＶＤ１?＝＾＝?｜??＿?Ｃ２?Ｒｒ??图２－６?Ｃｕｋ型电路结构??Ｃｕｋ型电路是针对升降压型电路存在输入电流和输出电流脉动值大的缺点，由美国学者??Ｓｌｏｂｏｄａｎ?Ｃｕｋ研究提出的一种非隔离式单管直流直流升降压变换器。主电路由输出滤波电容器Ｃ２、??续流二极管ＶＤ１、输出储能电感Ｌ２、输入储能电感Ｌ１、储能电容器Ｃ１和开关管Ｓ１等元器件组成，??开关管Ｓ１由ＰＷＭ驱动电路控制，二极管ＶＤ１将输入回路和输出回路分开，左半部分是输入回路，??右半部分是输出回路。Ｃｕｋ变换器和升降压型电路一样，具有升降压功能和输出电压与输入电压极??１２??
本文编号：3243790
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１开关电源电路拓扑分类??开关电源各种不同的电路形式有不同的性能特点和应用场合
周期开始时的电感电流值正好等于开关电源上一个开关周期结束时的电感电流值。因此，开关电源??新的周期开始时的电感电流值与上一个开关周期结束时的电感电流值相等。开关在稳态时，电感电??压值是保持恒定的方波。开关周期中电感的电流和电压波形如图２－２所示。如果一个周期内，电感??两端电压的平均值不等于零，那么电流就会瞬时增加或减少，这说明电路正处于过渡过程。１１６１??０?ｔ??图２－２?—个开关周期中电感的电压和电流波形??开关电源在稳态时，电容电流在一个开关周期内的平均值一定为零。电容的这一原理可以用电??感相似的方法证明。??电容电流在一个开关周期内的平均值按下式计算：??ｒＴｓ?（２－１）??其中／ｅ为电容电流在一个开关周期内的平均值，ｒｓ为一个开关周期，／ｆ（ｔ）为电容电流随时间的变化。??２．４．１降压型（ＢＵＣＫ）电路??降压型电路结构如图２－３所示。???Ｓ１??＿??＋?ＵＳ?－??—Ｕｉ?ＶＤ１?ａ?ｃｉ〇＝＝Ｒ＾??图２－３降压型电路结构??降压型电路一般由以下器件组成：开关管Ｓ１，二极管ＶＤ１，储能滤波电感了?Ｌ１，输出滤波电??容器Ｃ１。这种结构是属于直流直流变换器中应用最广泛的非隔离变压电路，负载端输出电压一般等??于或者小于输入电压。公共端是输出与输入负端。降压型变换器有三种基本工作模式：第一种工作??模式是电感电流处于连续的状态，第二种工作模式是电感电流处于断续的状态，第三种工作模式是??电感电流处于临界的状态，即在开关管Ｓ１导通期间电感Ｌ１储能，在开关管终止时刚好二极管ＶＤ１、??负载Ｒ１释放完
本工作模式，第一种工作模式是电感电流连续的状态，第二种工作模式是电感电流断续的状态。??２．４．３升降压型（Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ）电路??升降压型电路结构如图２－５所示。??ＳＩ?ＶＤ１??－ｎｒ＾－ｒ￣￣＾??－－Ｕｉ?：Ｌ１?Ｕ－＝?｜??＾?ｃｉ?Ｒｒ??图２－５升降压型电路结构??升降压型电路与降压型、升压型电路相同，由开关管Ｓ１、储能电感Ｌ１、整流二极管ＶＤ１及滤??波电容Ｃ１等元器件组成。这种电路具有降压型电路和升压型电路的双重作用。升压还是降压取决于??ＰＷＭ驱动脉冲的占空比。虽然输入与输出共用一个公共端，但是输出电压的极性与输入电压是相反??的。升降压型电路由两种工作模式，第一种工作模式是电感电流连续的状态，第二种工作模式是断??续的状态。??２．４．４?Ｃｕｋ型电路??Ｃｕｋ型电路结构如图２－６所示。??ＬＩ?Ｃｌ?Ｌ２??Ｔ?Ｕｉ?Ｕｓ＇ｌＳｌ?５ＺＶＤ１?＝＾＝?｜??＿?Ｃ２?Ｒｒ??图２－６?Ｃｕｋ型电路结构??Ｃｕｋ型电路是针对升降压型电路存在输入电流和输出电流脉动值大的缺点，由美国学者??Ｓｌｏｂｏｄａｎ?Ｃｕｋ研究提出的一种非隔离式单管直流直流升降压变换器。主电路由输出滤波电容器Ｃ２、??续流二极管ＶＤ１、输出储能电感Ｌ２、输入储能电感Ｌ１、储能电容器Ｃ１和开关管Ｓ１等元器件组成，??开关管Ｓ１由ＰＷＭ驱动电路控制，二极管ＶＤ１将输入回路和输出回路分开，左半部分是输入回路，??右半部分是输出回路。Ｃｕｋ变换器和升降压型电路一样，具有升降压功能和输出电压与输入电压极??１２??
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