DCDC升压电源模块的设计 - 图文

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可知输出电压VO?2.5?(1?R1)，根据输出电压可确定取样电阻R1,R2的取值。 R2（4）输出二极管D和输出电容C2

升压电路中输出二极管D必须承受和输出电压值相反方向的电压，并传导负载所需的最大电流。二极管峰值电流Id(max)?Ilp?5.11A，本电路可选用6A/50V以上的快恢复二极管，若采用正向压降的肖特基二极管，整个电路的效率将得到提高。

输出电容C2的选定取决于对输出纹波电压的要求，纹波电压与电容的等效串联电阻ESR有关，电容器的容许纹波电流要大于电路中的纹波电流。

电容的ESR??Vo/?IL?40?1%/1.33?0.3?。

另外，为满足输出纹波电压相对值的要求，滤波电容量应满足下式

V02DT402?0.55C2???561uF

?V0I040?1%?2?49000根据计算出的ESR值和电容量值选择电容器，由于低温时ESR值增大，故应按低温下的ESR来选择电容，因此，选用560UF/50V以上频率特性好的电解电容可满足需求。

5.4.2 脉宽调制电路调试

由UC3842组成的脉宽调制电路的稳定性决定着系统能否正常输出电压。开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感储存能量并释放能量。实际计算的Rt取10K，但是在实际中的发现，由于元器件误差的存在，实际只有38KHZ。 Ct取3300uF，

当UC3842的脚3电压升高超过1V或脚1电压降到1V以下，都可使PWM比较器输出高电平，造成PWM锁存器复位[14]。根据UC3842的关闭特性，可以很容易在电路中设置过压保护电路。本电路中与MOS管串联的小于0.1Ω电阻就可以起到MOS管过流保护的作用，其上感应出的峰值电流形成逐个脉冲限流电路，当脚3达到1V时就会出现限流现象，所以整个电路中的电感磁性元件和功率开关管不必设计较大的余量，就能保证稳压电路工作稳定，又能降低成本。

（1）外补偿网络

UC3842误差放大器的输出端脚1与反向输入端脚2之间接补偿网络Rf、Cf。

Rf、Cf的取值取决于UC3842环路电压增益、额定输出电流和输出电容，通过改变Rf、Cf的值可改变放大器闭环增益和频响。为使环路得到最佳补偿，可测试环路的稳定度，测量Io脉动时输出端电压Vo的瞬态响应来加以判断。

（2）斜坡补偿

在实用电路中，增加斜坡补偿网络，一般有二种方法，一是从斜坡端脚4接补偿网络Rx、Cx至误差放大器反相输入端脚2，使误差放大器输出为斜坡状，再与Rs上感应的电压比较。二是从斜坡端脚4接补偿网络Rx、Cx到电流感应端脚3，

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将在Rs的感应电压上增加斜坡的斜率，再与平滑的误差电压进行比较，作用是防止谐波振荡现象，避免UC3842工作不稳定，同时改善电流型控制开关电压的噪声特性。本设计采用方法二。

（3）R、C滤波电路

[15]

由于储能电感的作用，在开关管开启和关闭时会形成大的尖峰电流，在检测电阻Rs上产生一个尖峰脉冲，为防止造成UC3842的误动作，在Rs取样点到UC3842的脚3间加入R、C滤波电路，R、C时间常数约等于电流尖峰的持续时间。加入滤波电路后Rs端的波形已无明显电流尖峰脉冲，如图5-4所示。

图5-4 加入滤波电路后Rs端波形图

最后当输出为32V时，接100欧姆负载，对UC3842的脚6输出的PWM波占空比进行测试，如下图5-5所示。

图5-5 输出PWM波的测试

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5.5 系统测试误差分析

通过上面的测试后，可以对系统的性能有一个大概的了解。下面就测试结果的误差做一个简要分析：

（1）系统中转换器的精度以及元器件如电阻，电容，电感的精度对于系统也有一定的影响，因此该系统中，可以进一步改善系统的性能。

（2）电压表和电流表的精度以及示波器的测量环境也会对系统误差产生较大影响。

5.6 系统性能测试

在系统正常工作的情况下，对系统整机性能进行测试。在保证系统稳定工作的情况下使用水泥电阻进行了系统输出电压，输出转换效率以及输出电流的测试。 在所有测试进行之前，首先应该对芯片内正向输入端基准电压进行测试，因为此基准电压的输出正确与否直接影响最后输出的电压值，而没有准确合理的输出电压根本不可能对系统进行其他性能指标的测试。经测试后，该基准电压值为2.499V，与理论值2.5V已非常接近。

接下来首先对R1,R2进行取值。当R1取33K，R2取3K时，随着输入电压在15-20V之间内的变化，输出电压稳定在32V左右，如表5-1所示输出电压测试。

表5-1 输出电压测试

Uin(v) 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 Uout(v) 32.1 32.1 32.2 32.2 32.2 32.1 32．0 32．0 31.9 31.9 32.0

当R1取33K，R2取2K时，随着输入电压在15-20V之间内的变化，输出电压稳定

R1)可以改变输出电在45V左右，所以只要改变R1，R2的取值根据公式Vo?2.5?(1?R2压值。

有了稳定的输出电压，接下来可以测试系统的转换效率了。调节滑动变阻器R1使得空在输出维持在32V，此时外接负载电阻，测试系统转换效率如表5-2所示。

表5-2 系统输出32V时的转换效率测试

Uin (v) 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0 Iin (A) 0.26 0.30 0.39 0.51 0.77 1.32 Uout (v) 31.8 31.8 31.7 31.7 31.6 28.8 负载电阻(?) 300 250 200 150 100 50 转换效率 76.26% 79.31% 75.78% 77.27% 76.28% 73.93% 调节滑动变阻器R1使得空在输出维持在36V时，外界负载电阻测试系统转换效

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率如表5-3所示。

表5-3 系统输出36V时的转换效率测试

Uin (v) 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0 Iin (A) 0.34 0.40 0.50 0.64 1.01 1.28 Uout (v) 35.8 35.8 35.7 35.6 35.4 29.2 负载电阻(?) 300 250 200 150 100 50 转换效率 73.91% 75.39% 74.97% 77.66% 73.72% 78.37% 根据以上测试结果可知本系统可以基本实现下达的技术指标，最终系统技术指标的测试结果如下表5-4所示。

表5-4 系统技术指标的测试结果

基本要求 输入电压15-20V内，输出电压在32-36V之间可调 DC/DC转换效率>70% 测试结果 随着改变R1,R2的比值，输出电压可以实现25-55V之间内可调 根据测试结果，转换效率介于73%-79%之间，最高可达79.3% 根据测试结果，输出电流到达1A时，输出电压下降明显 输出电流最大达到1A 最后分析下影响最大输出电流的原因：1、测试中发现取样电阻Rs的大小对于输出功率有较大的影响，减小取样电阻Rs的阻值可以改善输出功率，提高输出电流，但由于元器件的紧缺，使用的Rs取样电阻实际值只有0.22欧姆，未达到系统要求的小于0.1欧姆的标准；2、可以加粗系统的布线；3、开关频率对MOS管的损耗有很大影响，频率越高，损耗越大，MOS管发热也就越严重，从而影响输出功率；4、开关管和续流二极管允许通过的最大电流的限制；5、磁芯选择不当也会影响输出电流的大小，若磁芯选择不当当其流过一定强度电流时，使得磁芯达到饱和。

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