基于LM2596开关电源设计论文(定稿)Word下载.docx

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＿＿＿＿林渊豪＿＿＿＿＿＿

学号：

____2011010143324_________

指导教师：

＿＿＿＿＿汪蔚＿＿＿＿＿__

日期：

＿＿＿2015年5月__________

摘要

近年来，随着功率电子器件（如IGBT、MOSFET）快速发展、PWM技术以及电源理论深入发掘，新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。

并且现代电子技术的发展高速化，电子系统的应用领域越广泛化，电子设备的种类多样化，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。

电子设备的低功耗需求越来越来强烈。

开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。

随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。

本论文设计了一款降压型DC/DC开关电源电路，分析和阐述了降压型转换器的电路拓扑和工作原理，根据系统性能设计了电路，该电源具有1.5V-37V的电源电压输入范围，输出电压在1.25V-35V之间连续可调，经功率计测量、计算得电源转换效率达到85%以上，各项指标均达到了设计要求。

电源整体电路满足小封装要求，可应用在MCU、DSP以及USB电源等便携式电子产品中

关键词：

直流稳压电源；

整流；

滤波；

LM2596

Abstract

Withtherapiddevelopmentofelectronictechnology,theapplicationfieldofelectronicsystemismoreandmorewidely,thekindsofelectronicequipmentmoreandmore,therelationshipbetweenelectronicequipmentandpeople'

sworkandlifeisbecomingmoreandmoreclosely.Inrecentyears,withthepowerelectronicdevices（suchasIGBT,MOSFET）,PWMtechnologydevelopmentandpowertheory,anewgenerationofpowersupplybegantograduallyreplacethetraditionalpowersupplycircuit.Switchpowersupplyofpoweradjustingpipeworkontheswitchstate，withlowconsumption,highefficiency,widevoltagerange,lowtemperature,smallsizeandotheroutstandingadvantages,incommunicationsequipment,numericalcontrolequipment，instrumentation,audio,homeappliances,andotherwidelyusedinelectroniccircuits.

Switchingpowersupplyistheuseofmodernpowerelectronictechnology,controlswitchtransistoropenedandshutofftimeratio,tomaintainstableoutputvoltageofapowersupply.Withthedevelopmentofpowerelectronictechnologyandinnovationtomakeswitchingpowersupplytechnologyinconstantinnovation,thecostofreversalpointsincreasinglymovetolowoutputpowerend,fortheswitchingpowersupplyprovidesabroadspacefordevelopment.

Thispaperdesignedastep-downDC/DCswitchingpowersupplycircuit,typeanalysisandexpoundsthestep-downconvertercircuittopologyandtheworkingprinciple,accordingtotheperformanceofthesystemdesignofthecircuit,thepowersupplyis1.5V-40Vinputvoltagerange,outputvoltageadjustablebetween1.25V-35V,thepowermetermeasuring,computingpowerconversionefficiencyof85%ormore,theindicatorshavereachedthedesignrequirements.Overallpowersupplycircuitmeettherequirementofsmallpackage,andcanbeusedinportableelectronicproductssuchasMCU,DSPandUSBpowersupply.

Designrequirementsforthemaximumoutputvoltageof37V,sothedesignwillleadtoagridrectifierfiltercircuitdropthroughthelm317intoLM2596inputvoltage.

keywords：

Dcregulatedpowersupply;

Rectification;

Filtering;

LM2596

目录

1引言 1

2设计方案比较论证 2

2.1线性电源 2

2.2开关电源 2

3系统原理及各单元模块 4

3.1系统设计框图 4

3.2各单元电路的设计 5

3.2.1变压器降压 5

3.2.2桥式整流电路 6

3.2.3滤波电路 7

3.2.4LM2596降压电路稳压 10

4系统原理图及PCB设计 18

4.1系统电路原理图 18

4.1.1LM2596输入电压原理图 18

4.1.2LM2596降压开关电源原理图 18

4.1.3电路PCB设计 19

5系统性能指标测试 20

5.1系统实物图 20

5.2变压器工作 21

5.3电路工作实测数据 22

6设计总结 24

参考文献 25

附录A 26

致谢 27

27

1引言

现在的电源主要有线性电源和开关电源两种，线性电源的效率比较低，一般只有30%~40%，而开关电源的效率在70%~80%。

我们常用的78XX系列属于线性稳压器，其内部调整管工作在线性状态，输出电流一般在1A左右，且发热量大。

开关稳压电源的主要原理是通过使用现代电力电子技术与微电子技术，调整半导体功率开关器件开通和关断之间的时间，使得输出电压稳定的一种电源。

转换电能的主要是靠电子线路组成开关式（方波）电路。

开关电源有可分为交流转直流和直流转直流两大类，由于采用模块直流转直流电源组建的电源系统具有设计快、可靠性强、系统升级便捷等特点，模块直流转直流的应用越来越广泛。

近几年来，迫于数据业务和分布式供电系统的需求不断加强，模块直流转直流的增幅已经超出了一次电源。

随着半导体工艺不断的精细化、封装技术和高频开关的普及化，模块直流转直流功率密度不断增大，开关工作效率不断提高，用户应用更加便捷。

正是基于以上发展形势设计了一款应用广泛、实用性较强的基于LM2596的连续可调的开关电源

2设计方案比较论证

本文的设计要求是输出3—30V连续可调电压，可以选择线性稳压器构成线性电源，也可选择开关电源元器件构成开关电源，现就这两种方案进行论证。

2.1线性电源

线性电源主要包括低频变压器、输出电流整流滤波器、相应控制电路、过热过流保护电路等。

线性电源的工作流程大致为将交流电经过变压器降压，再通过整流滤波电路得到直流电压（不稳定），为了达到高稳定、高精度的直流电压，必须通过反馈电压调整输出电压，这种电源技术很成熟，而且已经达到相当高程度的稳定，波纹系数大幅减小，而且不会产生开关电源特有的干扰与噪音。

但是它的不足之处体现在变压器的庞大而笨重，占据电路相当大的位置，携带性不强，滤波电容的体积和重量也相当大，这些都对电子产品小型化提出严峻挑战，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管会损耗一小部分压降，在较大工作电流工作时，调整管的功耗便于影响系统的整体指标，主要是转换效率大幅降低。

2.2开关电源

开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。

它们的功能是：

1、输入电网滤波器：

减小各类电子产品的开断、大自然雷击、生活中的高频等产生的干扰。

2、输入整流滤波器：

将从市电接入的电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。

3、变换器：

把直流电压变换成高频交流电压，并且隔离输出部分与输入电网的相关影响。

4、输出整流滤波器：

将通过变换器得到的高频交流电压变成需要的直流电压，并减小高频噪声的干扰。

5、控制电路：

对输出直流电压时刻进行检测，并将其与基准电压比较，进行放大。

调制振荡器的脉冲宽度，这样不断的反馈查询调节来稳定输出电压。

6、保护电路：

当发生过压、过流短路时，保护电路开始工作，通过迫使开关电源停止工作达到保护负载和电源本身的目的。

开关电源的主要优点：

实物轻巧、工作转换效率高（一般为60～70%，而线性电源只有30～40%）、对外界干扰抵抗强、宽范围的输出电压。

开关电源的主要缺点：

由于变换电路中不可避免的产生高频电压成分，对产品其他设备有一定的干扰，因此需要具有优良的屏蔽功能，开关电源为了达到高速的道通与截止目的，主要是通过控制开关管的通断来实现．将直流电转化为高频率的交流电提供给逆变器进行电压转换，从而提供用户所设想的一组或多组电压，系统之所以要将其变换成高频交流电，因为高频交流能够在变压器变压电路中达到特别高的效率，也因此开关变压器可以做的