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程序说明:本程序主要通过键盘设定输出电压值,利用PI算法控制PWM的占空比，实现电压稳定输出.并且为了减少干扰,软件采用同步采样的方法,即在PWM上升沿后2微秒,再去采样,这样就可以避免采样到毛刺,进行错误的判断,导致输出电压不稳,再根据一些其它的反馈采样值进行调整,保证系统可以安全可靠稳定的工作。
4 系统测试及结果分析
4.1 测试使用的仪器 （如表4.1所示）
表4.1 测试使用的仪器设备
序 号
名称、型号、规格
数量
备注
1
FLUKE 15B 万用表
4
美国福禄克公司
2
TDGC-2接触调压器（0.5KVA）
1
上海松特电器有限公司
3
KENWOOD CS-4125 示波器
1
带宽20MHz
4.2 测试方法 （连接如图4-1所示）
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4.3 测试数据
4.3.1 电压调整率SU测试 （测试条件：IO=2A，UO=36V）
U2=15V时，UO1=35.98V；U2=21V时，UO2=36.13V。
电压调整率SU=（UO2-UO1）/UO1=0.42%。
4.3.2 负载调整率SI测试 （测试条件：U2=18V，UO=36V）
IO=0A时，UO3=36.29V；IO=2A时，UO4=36.04V。
负载调整率SI=（UO3-UO4）/UO3=0.69%。
4.3.3 DC-DC转换器效率η测试（测试条件：IO=2A，UO=36V，U2=18V）
UIN=19.5V，IIN=3.88A；UO=36.00V，IO=1.975A。
DC-DC转换器效率η=UOIO/UINIIN=93.97%。
4.4 测试结果分析
4.4.1 测试数据与设计指标的比较 （如表4.2所示）
表4.2测试数据与设计指标的比较
测试项目
基本要求
发挥要求
电路测试结果
输出电压可调范围
30V-36V
实现
最大输出电流
2A
实现
电压调整率
≤2％
≤0.2%
0.42%
负载调整率
≤5％
≤0.5%
0.69%
输出噪声电压峰峰值
≤1VPP
1.8 VPP
DC-DC变换器效率
≥70%
≥85%
93.97%
过流保护
动作电流
2.5±0.2A
故障排除后自动恢复
动作电流2.53A，
可以自动恢复。
输出电压设定和步进调整
步进1V，测量和显示电压电流
实现，步进可达0.1V。
其他
完整可靠的保护电路
4.4.2 产生偏差的原因
1） 对效率等进行理论分析和计算时，采用的是器件参数的典型值，但实际器件的参数具有明显的离散性，电路性能很可能因此无法达到理论分析值。
2） 电路的制作工艺并非理想的，会增加电路中的损耗。
4.4.3 改进方法
1） 使用性能更好的器件，如换用导通电阻更小的电力MOS管，采用低阻电容。
2） 使用软开关技术，进一步减小电力MOS管的开关损耗；
3） 采用同步式开关电源的方案，用电力MOS管代替肖特基二极管以减小损耗；
4） 优化软件控制算法，进一步减小电压调整率和负载调整率。
5 结论
本电路结构简单，功能齐全，性能优良，除个别指标外均达到并超过了题目要求。保护电路完善，使用更安全。使用同步采样技术和多种抗EMI技术使得本电路更加环保。
由于时间紧张，任务较为繁重，本电路尚有不足之处，如输出纹波偏大等。这些都是以后我们努力和改进的方向。
附录1 电路原理图
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附录 2 效率计算完整过程
电路中的主要损耗已在正文中进行了计算，下面给出其他部分损耗的计算过程：
1. Boost电路中电容的损耗
输出电流有效值e6e1fe2e57a440648ba3824bbb9509aa.png
代入数据得 IO-RMS=2.069 A
而电容的损耗 3bd48bd80411b024cff56abd16767067.png
等效串联电阻ESR取为10 mΩ，代入得PCO1=0.0428 W
2. 输出滤波电路的损耗：
1） 电容的损耗 计算方法与求PCO1相同，可求得PCO2=0.0428 W
2） 电感的损耗 c9d4d49e27e73c27d25ae0b009ab6fde.png
其中，DCR2为电感的直流电阻，取为50 mΩ，又IO=2A，
代入可得PDCR2=0.20 W
3. PWM驱动部分的损耗
1） 驱动芯片IR2302的静态损耗为12 mW（可忽略）
2） IR2302驱动电路的动态损耗 70957eba8c83e098cac3aa27827e3540.png
其中，导通控制电压UGSON=12V，场效应管输入电容CQON=1.7 nF, f=20 kHz，代入计算得 P驱动=2.45 mW（可忽略）
4. 由于设计实现时较多的考虑到降低功耗，控制电路和检测保护电路功耗都较小，总体估算为0.5 W。
4. 过流保护采样电阻上的损耗 3337c93ec08d29e883615bc448ef5c15.png
其中，IO=2A，RTEST2=0.09Ω，代入可得 PRTEST2=0.36 W
5. 逐波过流保护采样电阻上的损耗 74f33fb1db74b677b5a5661fe83ea427.png
其中，采样电阻RTEST1=0.087Ω，代入数据计算可得PRTST1=0.536 W
附录 3 输出滤波电路的设计与参数计算
为了降低纹波，采用LC低通滤波器，取截止频率fL=200 Hz，电容取470μF，
由 248e3310bc05abb9e7141c69b22e6444.png 可得 cd2f74da89c4e8974a6d279152276f29.png
代入得L=215.80 μH，取220μH
《开关稳压电源(E题)设计报告-国赛一等奖-大学生电子设计竞赛(DOC)》相关文档：
