一、 設計概述

　　DC~DC電源轉換器的功能是將一個固定的輸入直流電壓轉換成可調的輸出直流電壓，可分為升壓型和降壓型兩類，其典型應用是直流電源的穩壓電路部分。升壓型DC~DC電源轉換器可基于并聯型開關穩壓電源的原理進行設計，通過電感的儲能作用將感應電動勢與輸入電壓相疊加后作用于負載，使得輸出電壓大于輸入電壓。感應電動勢是電感元件的一種重要特性，它是指當電感電路發生換路時，流過電感的電流發生變化，電感兩端會產生一個感應反電勢阻止電感電流的變化。例如，直流電源對電感進行一段時間的充電后，電路在某一瞬間出現換路，此時電感瞬間釋放所存儲的電能，由于電感的電流不能發生突變，所以電感的電能以電壓的形式釋放出，外在看來就是電感兩端電壓被突然抬高。根據能量守恒原理，升壓型DC~DC電源轉換器主要適用于輸出電流較小的場合。

　　二、 設計任務及要求

　　2.1 設計任務

　　本次課程設計主要進行5V~12V電源轉換器的設計及實現，其基本工作流程為：電源轉換器以5V直流電壓作為輸入，利用升壓電感的感應電動勢特性對輸出電壓進行拉升，最后輸出穩定的12V直流電壓。首先，在EWB軟件平臺環境下進行電路設計和原理仿真，選取合適的電路參數，通過輸出波形測試5V~12V電源轉換器壓控函數發生器的運行情況。其次，在硬件設計平臺上搭建電路，并進行電路調試，通過示波器觀測電路的實際輸出波形。最后，將電路實際輸出波形與理論分析與仿真結果進行比較，分析產生誤差的原因，并提出改進方法。

　　2.2 設計要求

　　2.2.1性能指標要求

　　（1） 輸入直流電壓為5V，輸出直流電壓為12V/100mA，電壓可調范圍±1V。

　　（2） 在額定負載的情況下，輸出電壓跌落≤30mV；

　　（3） 在額定負載的情況下，輸出紋波電壓Vopp≤50mV；

　　（4） 在額定負載的情況下，輸出尖峰電壓Vopp’≤400mV；

　　（5） 功率轉換效率η大于60%；

　　（6） 過電流保護（≤100mA）功能。

　　2.2.2設計報告要求

　　（1） 根據電路性能指標要求設計完成電路原理圖，計算元件參數，寫出理論推導過程，并分析各單元電路的工作原理；

　　（2） 在EWB軟件平臺環境下進行電路設計和原理仿真，選取合適的電路參數，通過輸出波形測試5V~12V電源轉換器的運行情況；

　　（3） 繪出總體電路連線圖及器件參數；

　　（4） 記錄實驗結果和調試心得，判斷誤差原因，完成實驗結果分析。

　　三、 設計方案

　　5V~12V電源轉換器可由圖4-32所示的四個模塊組成：振蕩電路、升壓開關電路、濾波電路、采樣電路反饋調整電路。振蕩電路在反饋調整電路的控制下，通過調節開關控制脈沖的占空比，進而調整開關電路的工作狀態。升壓開關電路利用升壓電感中的感應電動勢產生一個升高的電壓。濾波電路通過濾波電感和濾波電容組成的復式濾波電路輸出一個相對平穩的直流電壓，反饋調整電路根據輸出直流電壓的脈動成分，經過負反饋機制調整輸出電壓的大小，維持輸出電壓的恒定。如能使升壓開關電路始終工作在開關狀態（即飽和導通和截止兩種狀態，同時功率管應具有較高的切換速度），則可取得較高的功率轉換效率。整個系統設計的原理框圖如圖4-32所示：