(44页18196字+图)摘要：随着电子技术的飞速发展,集成电路工作电压越来越低,工作速度越来越高,需求功率越来越大,要求其电源装置小体积高效率，低电压大电流输出。这一趋势对供电装置的设计提出了严峻的挑战。本文对大功率高效率DC-DC转换技术进行研究，设计了一种DC-DC转换器系统。该系统基于开关电源中的降压型BUCK拓扑变换器结构，以UC3845作为系统的核心控制芯片，以MOSFET器件SPN75NF75作为主功率开关，采用恒频电流模式控制，完成了“DC－DC”变换器的应用设计。设计的DC-DC转换器，能将30-60V的直流电源转换为输出为12V的稳定直流电源，额定输出电流10A，转换效率达到95%，完成了硬件制作。文中详细介绍了该系统的设计思路和系统调试的方法，给出了系统的电路原理图和PCB图。
关键字：DC-DC转换；PWM调制；反馈控制；MOSFET75NF75
Design of DC-DC conversion system
Abstract:With the rapid development of electronic technology, integrated circuit’s working voltage is more and more low, working speed is more and more high and the demand power is more and more big. Its power device is required to have a small volume, high efficiency, low voltage and high current output. In this paper, the DC-DC conversion technology of the high-power and high-efficiency and a DC-DC conversion system is introduced. This system is based on the BUCK topology conversion structure in the switch power supply. It takes UC3845 as the core control chip of the system，It takes the MOSFET apparatus SPN75NF75 as its main power switch.and uses constant-frequency current mode control to complete the application design of DC-DC converter. The DC-DC converter can convert 30-60V DC power supply into stable 12V DC power supply. Its rated output current is 10A and the conversion efficiency is 95%. In the paper, the design and debugging methods of the system are introduced in detail, and the circuit theory chart and PCB chart of the system is given, and the hardware production is completed too.
Key word: DC-DC conversion; PWM modulation; Feedback control; MOSFTS75nf75
目 录
第1章 绪论 1
1.1 课题背景、目的及意义 1
1.1.1 课题的背景 1
1.1.2 课题的目的及意义 1
1.2 论文的主要工作和安排 2
第2章 DC-DC转换技术的选取 3
2.1 DC-DC转换技术基本慨述 3
2.1.1 DC-DC转换技术的介绍 3
2.1.2 DC-DC转换技术的特点 3
2.2 DC-DC转换技术常用的几种基本电路技术介绍 4
2.2.1 典型的DC-DC PWM变换器的组成和基本原理 4
2.2.2 降压型BUCK技术 6
2.2.3 升压型BOOST技术 6
2.2.4 升降压型BUCK-BOOST技术 7
2.2.5 CUK技术 7
2.3几种常用DC-DC转换技术的比较 8
2.4 本章小结 9
第3章 DC-DC电源转换器方案设计 10
3.1 DC-DC电源转换器设计 10
3.1.1 系统结构原理图 10
3.1.2 系统工作过程 10
3.2系统主要器件的选取及介绍 10
3.2.1电流控制芯片的选取及介绍 10
3.2.2 MOS开关管的选取及介绍 13
第4章 DC-DC转换器系统硬件设计 17
4.1 整个DC-DC转换系统的工作过程和实现原理 17
4.2 电源电流取样模块的设计 18
4.3 电源电压反馈模块的设计 21
4.4 电流控制芯片外围模块的设计 22
4.4.1 MOSFET脉冲驱动电路模块的设计 22
4.4.2 RC振荡模块的设计 24
4.5 提高开关电源效率的设计 24
4.6 本章小结 25
第5章 硬件制作和调试 26
5.1 计算机辅助设计 26
5.1.1 设计软件介绍 26
5.1.2 硬件电路原理图设计 26
5.1.3 PCB制作 26
5.2 电路板焊接 27
5.3 系统调试 27
5.3.1 电源的调试 27
5.3.2 控制芯片UC3845的测试 27
5.3.3 整个系统的检测 28
5.4 本章小结 30
总结 31
致谢 33
参考文献 34
附录1 硬件实物图 35
附录2 硬件PCB图 36
附录3 系统电路原理图 35
附录4 元件清单 37
第1章 绪论
1.1 课题背景、目的及意义
1.1.1 课题的背景
随着电子技术的飞速发展,集成电路工作电压越来越低,工作速度越来越高,输出电流能力越来越大,要求其供电电路小体积、低电压、高效率、大电流输出,这一趋势对供电电路的设计提出了严峻的挑战。随着电子设备的微型化，紧凑型电子设备的供电是一个非常重要的问题。目前DC-DC电源转换器普遍地应用于电池供电的设备和要求省电的紧凑型电子设备中。应用DC-DC电源转换器的目的一方面是要进行电压转换，给一些器件提供合适的工作电压，并在电压转换的同时保证有较高的系统效率和较小的体积。在正常情况下优秀的DC-DC电源转换器有高达95%以上的转换效率。较高的系统效率不仅可以延长电池使用周期，也可以进一步减小设备体积。经分析不难发现，DC-DC电源电源的系统效率一方面受限于电源系统本身的耗能元件，如电源内阻、滤波器阻抗、连接导线及接触电阻等；另一方面与DC-DC电源转换器的工作状态和电源参数也有很大关系， 合理地配置这些设计参数可以改善系统效率。电源内阻的耗能会使电源本身的效率降低，同时也影响到DC-DC电源 转换器的输入电压，因而也影响DC-DC电源 转换器的转换效率。在极端情况下，DC-DC电源转换器会进入非正常状态，严重时系统将完全停止工作，即使能正常工作也会严重损失系统效率。所以在设计中合理选择电源电压、减小电源内阻、正确选择DC-DC电源转换器的工作点可以有效地改善DC-DC电源电源的系统效率。DC-DC电源电源系统的优化设计关键在于正确分析电子设备各部分之间（尤其是电源和DC-DC电源转换器之间）的相互作用，找出影响电源系统效率的主要因素。
1.1.2 课题的目的及意义
本课题的设计要求是：将电动车车用电池作为输入电压，通过设计的DC-DC转换器，使其能输出适当的电压，电流，为电动车其他部件（车灯，面板等）提供稳定的低压电源。主要指标要求如下：输入电压DC30V-60V；输出电压DC11.5V-12.0V；转换效率≥92%；最大输出电流：10A。
作为一个通信电子专业的学生，选择电子电路设计这样一个毕业设计题目，可以让自己对大学所学的知识进行综合应用，深入研究并掌握电子电路的技术规范，学习相关EDA，PROTER等电子电路设计软件的使用，熟悉电子产品的设计流程，提高动手能力。对于自己以后的工作和学习大有裨益。
1.2 论文的主要工作和安排
目前DC-DC电源转换器普遍地应用于电池供电的设备和要求省电的紧凑型电子设备中。应用DC-DC电源转换器的目的一方面是要进行电压转换，给一些器件提供合适的工作电压，但更重要的是在电压转换的同时保证有较高的系统效率和较小的体积，本文在分析一些现有的DC-DC电源转换器技术的基础上，介绍一种基于BUCK基本拓扑的DC-DC电源转换器系统，文章主要针对系统的硬件而言，详细介绍了该系统的硬件设计工作，给出了系统的电路原理图和印刷电路板的设计，并对系统调试予以分析。
论文安排：
第一章 绪论
第二章 介绍一些基本的DC-DC转换技术，并依据设计要求选择适当的技术
第三章 设计分析DC-DC转换器系统，根据系统需求对关键芯片进行选择，并详细介绍这些芯片的功能
第四章 介绍DC-DC转换器系统的硬件设计，具体讲解系统各模块的设计及其功能
第五章 完成系统硬件制作和调试
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