【摘 要】 本文设计的一款数字稳压电源系统，选用LM2596型开关电压调节器作为稳压电源系统的核心芯片，在其片外配置复杂的电阻、电容、电感以及二极管等器件网络，通过软硬件的设计，实现了数字稳压电源的3A大电流输出以及输出电压可调等功能，输出电压可调范围在+3~8V。在电路设计方面将采用模块化设计，通过对功能需求进行分析，将以最好的PCB布局以及散热设计来实现最大3A电流大功率的输出，同时能够保持输出直流电压的稳定性以及尽量减少高频纹波干扰。
目录
一、 引言 1
（一） 数字开关电源的发展背景 1
（二） 本文设计内容 2
二、 方案设计 3
三、 硬件电路设计 4
（一） 变压电路及数字稳压电源系统设计 4
（二） 初级滤波电路设计 6
（三） LM2596降压稳压电路设计 6
（四） 低通滤波电路设计 7
（五） 总体电路设计 9
四、 实物安装与制作 11
五、 结束语 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB 20
附录三 元器件列表 21
一、引言
数字开关电源的发展背景
如今对数字稳压电源系统的研究开发呈现出一种炙手可热的现状，因为32位处理器的性能越来越成熟与此同时单片成本也在持续下降，从而越来越多的数字稳压电源系统开发设计人员正持续将研究重点迁移到了对具有32位数据处理内核的数字稳压电源系统的研发。数字稳压电源系统是一种通过模拟电路方案或程序算法进行控制的一类电子产品，假如遵循里面电路形式或者控制算法划分，那么可把现如今市场上的数字稳压电源系统划分成三种类型——纯模拟电路类、集成数字芯片类和微处理器类，这三种类别各有各的缺点和优点，这也是等到当今三类产品可以共存的理由。数字稳压电源系统早在很久以前就早已出现在人们工作生活的多个领域中了，该器件的出现对人们的生活和工作方式起到了很大的改变，在一定意义上介绍了电子设计考虑到人类社会的本质。通常说的集成数字芯片类就是指在数字稳压电源系统内部的电路板上，主要的元器件以合成逻辑芯片 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
居多，因为单片数字集成芯片可以独立完成很多功效比较繁复的工作，所以看不到一些传统的模拟逻辑门电路，所以电路板整体形式尤为整齐，具备非常大的条理化和清晰化，各个部分的功能划分过于明确。
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图11 数字稳压电源
合成数字芯片的大比例使用使得这类数字稳压电源系统的优秀性能尤为明显，由于采用的是由下而上的模块化设计，所以每个模块相互之间干扰减少，然后万一芯片出现损害，可以直接把相同类型的芯片进行替换。其缺点是没有用户编写的程序代码进行参与，程控化指标为零，往往多个芯片组合在一起所完成的性能只是一句简易的程序语言的指标，从而距离嵌入式数字稳压电源系统还具有非常大的差距。我们常说的纯模拟电路类就是指在数字稳压电源系统内部的电路板上，电路结构中采用的全是电阻电容、三极管、变压器和继电器等传统模拟器件，没有任意集成电路的影子，电路板上的元件总数特别多与此同时排列顺序不是过于规整，还有一项最典型的特征即是整个电路板的外形体积非常大而且尤为重。这类以模拟电路方案进行构建的数字稳压电源系统优点是被使用历史较为早，经过了常年的反复优化，电路设计方案和元器件参数的调整已经趋近于成熟，可以在某些场合下稳定的工作。然而缺点亦十分明显，电路板对温湿度等常见的环境参数较为敏感，轻易受环境参数更改的干扰，产品的整体外形较大，与此同时愈发多的厂家已放弃对这类数字稳压电源系统的研究，所以技术支持力度持续在降低。微处理器类数字稳压电源系统正是本课题所要提出与此同时加以研究设计的一类新型设计，它是这三类中登上历史舞台最晚的一类，但也是功效最高的一类，这款器件的内部以主控器件等微处理器作为关键部分，通过工程师对程序的编写，把设计思想换算成代码程序并且下载到微处理器芯片中，完成对数字稳压电源系统的各个功能控制，这类系统是未来数字稳压电源系统的发展趋势，以当前的发展现状看来，渐渐有吞并另外两类市场份额的可能。
本文设计内容
1）构建LM2596集成开关稳压器核心电路，来作为数字稳压电源的核心部分；
2）构建DCDC直流稳压电源模块，实现电压的稳定转换；
3）能够实现3~8V直流电压的稳定输出，最大输出电流可达到3A ；
4）通过PWM波来控制DCDC开关稳压模块的输出电压的稳定性，并设计滤波电路对输出电压进行处理，降低纹波输出的百分比。
方案设计
下图为基于LM2596的数字稳压电源的实现方案设计，系统采用220V市电进行供电，将首先通过变压器将220V高压变压成20V左右的低交流电压，随后通过全桥整流电路将交流电压整流成直流电压。
而此时的直流电压中混杂这大量的交流成分，不能够直接为直流负载供电，因此需要首先通过初级滤波电路进行交流滤波，随后将滤波后的电路输入到以LM2596数字开关集成芯片为核心的降压稳压电路，实现将直流电压进行降压并稳定输出在3~8V范围内，具体值用户可以通过电位器的旋转进行设置，随后LM2596输出的直流稳压电压送入到二阶低通滤波器进行最后处理，将其中所携带的高频干扰信号进行彻底滤除，为负载进行供电（见图21）。


图21 数字稳压电源原理框图设计
硬件电路设计
变压电路及数字稳压电源系统设计
为了将220V市电这种交流电源整流成我们平时生活中常用的直流电压，如通过适配器为手机充电等应用，第一步需要做的就是现将220V较高的交流电压降低成20V左右的交流电压，这个过程就需要使用到变压器这种关键器件，这样做的目的是便于后级电路对交流电路的处理，同时也能够降低器件的选取要求。如下图所示我们就首先设计了一个变压电路和数字稳压电源系统，选用了10:1正副线圈比例的铁芯变压器，随后是一个二极管数字稳压电源系统，该整流电路的作用是将变压后的低电压电流电整流成直流电压，下面对这两个电路的设计原理进行简要介绍（见图31）。

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