降压型DCDC开关电源的研究应用与设计.doc

降压型DC/DC开关电源研究与设计

摘 要： 随着开关电源技术迅速发展，DC/DC开关电源已在通信、计算机以及消费类电子产品等领域得到了广泛应用。近年来，电池供电便携式设备需求越来越大，对DC/DC开关电源需求也日益增大，同步对其性能规定也是越来越高。
本文设计了一款降压型DC/DC开关电源电路。一方面详细分析和阐述了降压型转换器电路拓扑和工作原理，依照系统性能设计了电路整体框图。然后对电路各个模块进行了分析和设计，涉及输入电路，降压电路和显示电路。
通过Protues和SwitcherPro仿真工具对整体电路都进行了仿真验证，成果表白该电路工作稳定，各项指标都达到了设计规定。具备7V-40V电源电压输入范畴，输出电压在1V-20V之间持续可调，转换效率达到85％以上。该电路可满足小封装规定，可应用在单片机以及USB电源等便携式电子产品中。

核心词：开关电源；降压型；DC/DC转换
Buck type DC/DC switch power supply research and design

Abstract：With the rapid development of the switching power supply technology，the DC/DC switching power has already obtained the widespread application in domains such as communication，computer，and consumptive electronics. In recent years，the demand for portable equipment with battery power supply is growing increasingly，so does the DC/DC switching power，thus，its performance is required to become better and better.
A buck DC/DC switching power circuit was presented in this paper. First，a buck converter topology and its principle were analyse in details，and the overall circuitry frame was introduced. Then each module of the circuitry was analyzed and designed，including the input circuitry，the voltage down circuitry，and the display circuitry.
By means of simulation tools,e.g. Protues and SwitcherPro，the whole circuitry was simulated and verified. The results show that this circuitry worked stably and every design index met the design requirements. The conversion efficiency reached to 85% with the input voltage range from 7V to 40V and the output votage range from 1V to 20V. This circuitry met the requirement of small package，and could be applied to portable electronic products，such as MCU and USB power supply.

Key words：Switching Power Supply ； Buck ； DC/DC switch

目 录
1 开关电源现状及前景 1
1.1 国内外开关电源发展状况 1
1.2 国内开关电源发展状况 1
1.3 开关电源发展前景 1
1.4 本论文重要工作目 2
2 开关电源基本理论 3
2.1 稳压电源简介 3
2.2 隔离型开关电源简介 3
2.3 非隔离型开关电源理论基本 4
2.4 开关电源基本构成 5
2.5 开关电源基本工作原理 6
2.6 开关电源优缺陷 7
2.7 开关电源电路拓扑构造 8
2.7.1 Buck变换器 8
2.7.2 Boost变换器 10
2.7.3 Buck-Boost变换器 11
2.7.4 Cuk变换器 11
3 DC/DC降压型开关电源设计 13
3.1 DC/DC降压电路设计 13
3.2 交流电压转换电路 15
3.3 整流电路 15
3.4 滤波电路 16
3.5 AD转换电路 17
3.6 数字显示 19
4电源电路仿真 20
4.1 电源电路输出电压波形仿真 20
4.2 电源转换效率仿真与稳定性仿真 21
[参照文献] 23
致 谢 24

1 开关电源现状及前景
1.1 国内外开关电源发展状况
电源管理芯片市场品牌构成仍是国外厂商处在领先地位，市场排名前十公司无一例外所有为外资公司，其中美国厂商优势明显。国外开发电源管理芯片厂商诸多，重要有NCP、IR、MAXIM、ST、TI、PI等，她们产品都已经非常成熟可以提供高质量、全系列电源管理芯片。在非隔离DC/DC转换技术中，TI公司预检测栅驱动技术采用数字技术控制同步BUCK，转换效率高达97%，其中TPS40071等是其代表产品。在电源数字化方面走在前面公司有TI和Microchip，TI公司已经用TMS320C28F10制成了通讯用48V输出大功率电源模块，其中PFM和PWM某些完全为数字式控制。
1.2 国内开关电源发展状况
近5年来，在下游电子产品整机产量高速增长带动下，中华人民共和国电源管理芯片市场保持了迅速增长，从到，市场复合增长率达到25%。随着电源管理芯片技术门槛减少，越来越多Fabless(芯片设计公司)开始涉及该领域，特别是台湾和中华人民共和国内地厂商，近年来发展迅速，已经在中低端电源管理管理芯片领域获得较大成功。消费、网络通信和计算机始终是电源管理芯片市场最重要应用领域，三大领域依然占据了中华人民共和国电源管理芯片市场近80%市场份额。国产开关电源已占据了相称市场，某些大公司如中兴通讯自主开发电源系列产品已获得广泛认同，在电源市场竞争中颇具优势，并有少量开始出口[6]。
1.3 开关电源发展前景
当前开关电源是在电子、通信、电气、能源、航空航天，军事以及家电等领域应用非常广泛一种电力电子装置。可以说开关电源技术是当前中小功率直流电能变换装置主流技术。据市场调研公司Databcans报道，模仿IC市场增长约15％，销售额从319亿美元增至370亿美元。在模仿领域诸多产品种类中，电源管理芯片市场空间最大，这重要源于电源管理芯片极为广泛应用。电源管理约占整个模仿IC市场31．2％份额，其中从销售收入来看，贡献最大是开关电源[7]。

1.4 本论文重要工作目
电源管理芯片产品发展趋势体现为多样化，涉及同步提供各种不同供电电压趋势、产品设计周期缩短趋势、产品面积缩小趋势以及低成本趋势等等。本论文就是按照这种趋势做一种降压型DC/DC电源设计与研究。由系统性能研究开始，设计各模块电路。运用在Protues和SwitcherPro下对各个子电路进行参数修正及仿真验证。基于以上讨论分析，结合降压式DC/DC开关电源实际应用，在本设计中一方面设定了如下设计目的：
（1)电源电压输入为24V（范畴为7-40V）。
（2)输出电压在1.0V-20.0V范畴内持续可调。
（3)较小外围器件条件下，电路转换效率为85％以上。
最后将完毕所有功能单元电路以及整体电路设计与仿真，并生成网表，完毕某些电路版图设计和验证。为完毕以上设计目的，建立设计环境如下：
在硬件方面：一台工作在WindowsXP环境下PC机。
在软件方面：电路设计工具是Protel DXP设计工具；仿真工具是Protues和TI环境下SwitcherPro；辅助设计软件是Microsoft Visio和Auto CAD。
本论文重要简介了电源管理概念、开关电源发展以及应用前景；对开关电源工作原理进行了详细简介，作为后续设计理论基本；对降压式DC/DC开关电源整体电路构造进行设计，对整体电路进行仿真。

2 开关电源基本理论
2.1 稳压电源简介
在开关电源浮现之前，线性稳压电源已经应用了很长一段时间。而后，开关电源是作为线性稳压电源一种代替品浮现，开关电源这一称谓也是相对于线性稳压电源而产生。
线性稳压电源基本原理框图如图1所示。

图1 线性稳压电源
图2-1中核心元器件是调节管V，工作时检测输出电压得到Uo，将其和Uref进行比较，用其误差对调节管V基极电流进行反馈控制。这样当输入电压Ui发生变化，或负载变化引起电源输出电压Uo变化时，就可以通过变化调节管V管压降Uv来使输出电压Uo稳定。为了使调节管V可以发挥足够调节作用，它必要工作在线性放大状态，且保持一定管压降。线性稳压电源直流输入电路是由工作在工频下整流变压器T和二极管整流加电容滤波构成。整流变压器T作用有两个：一是通过对电压比合理设计使Ui比Uo高一种适当值，保证调节管V工作在放大状态；二是使输出电压和交流输入电压实现电气隔离。
2.2 隔离型开关电源简介
开关电源就是为了克服线性稳压电源缺陷而浮现，而隔离型是其中一种类型电路，应用于AC/DC开关电源中。其典型构造如图2所示，由于有高频变压器隔离，因而叫做隔离型构造。图中整流电路是把交流电源直接通过二极管整流电路和电容C滤波后到直流电压Ui，再由逆变器逆变成高频交流方波脉冲电压。由于人耳可听到音频范畴大体为20Hz-20kHz，因而逆变器开关频率大多在20kHz以上，这样避免了令人烦躁噪声污染。逆变器输出经高频变压器T隔离并变换成恰当交流电压，再通过整流和滤波变成所需要直流输出电压Uo。
当交流输入电压、负载等变化时，直流输出电压Uo也会变化。这时可以调节逆变器输出方波脉冲电压宽度，使直流输出电压Uo保持稳定。逆变器是隔离型开关电源核心某些，逆变器中电力电子器件都工作在开关状态，开关电源由此得名，损耗很小，使得电源效率可达到90％以上。另一方面，电路中起隔离和电压变换作用变压器T是高频变压器，其工作频率多在20kHz以上。
图2 AC/DC开关电源
2.3 非隔离型开关电源理论基本
非隔离型电路通惯用于各种DC/DC转换器，这种电路重要特点是功率管工作在开关状态。它运用电感元件和电容元件能量存储特性，随着功率管不断地导通、关断，具备较大电压波动直流电源能量断续地通过开关管，暂时以磁场能形式存储在电感器中，然后经电容滤波得到持续能量传送到负载，得到经变换后电压脉动较小直流电能，实现DC/DC变换。
DC/DC转换器系统由主电路和控制电路构成，构成开关电源主电路元件，涉及输入电源、开关管、整流管以及储能电感、滤波电容和负载，它们共同完毕电能转换和传递，合称为功率级；控制电路则通过控制功率开关管通断实现调节输出电压恒定在设定值，从而控制主电路工作状态，使主电路从输入电源处获得能量和传送到负载能量维持平衡。普通，当输入电池电压及输出端负载在一定范畴内变化时，负载电压可以维持恒定。
DC/DC转换器调节过程如图3所示，它将电池电压Vin变成所盼望较稳定直流输出电压Vo。原理如下：图中单箭头开关由调制器控制产生一种方波，这个方波平均电压等于所盼望直流输出电压，低通滤波器用来削弱方波中交流量，使得输出为所需直流电压，输出电压Vo与基准电压相比较，产生控制调制器信号，从而达到调节方波宽度或者频率目，这样整个系统形成一种负反馈回路，使得输出电压稳定在设计值。

图3 DC/DC转换器调节过程
DC/DC转换器拓扑构造是指能用于转换、控制和调节输出电压功率开关元件和储能元件不同配备。正是由于有各种拓扑构造存在，使得DC/DC转换器具备灵活正负极性和升、降压方式，这一特性使其明显优于线性稳压器和电荷泵[5]。
2.4 开关电源基本构成
开关电源采用功率半导体器件作为开关器件，通过周期性间断工作，控制开关器件占空比来调节输出电压。开关电源基本构成如图4所示。

图4 开关电源基本构成图
图2.4中DC/DC转换器进行功率转换，它是开关电源核心某些，此外尚有启动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。输出采样电路（R1，R2检测输出电压变化，与基准电压Ur比较，误差电压通过放大及脉宽调制（PWM）电路，再通过驱动电路控制功率器件占空比，从而达到调节输出电压大小目。
对于串联线性稳压电源，输出对输入瞬态响应特性重要由调节管频率特性决定。但对于开关电源，输入瞬态变化比较多地体当前输出端。提高开关频率同步，由于反馈放大器频率特性得到改进，开关电源瞬态响应问题也能得到改进。负载变化瞬态响应重要由输出端LC滤波器特性决定，因此可以运用提高开关频率、减少LC滤波器体积办法来改进瞬态响应特性[8][9]。
2.5 开关电源基本工作原理
开关电源基本原理如图5所示。

图5 开关电源基本原理图
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Uo可由如下公式计算：
2-1
式中Um——矩形脉冲最大电压值；
T——矩形脉冲周期；T1——矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压增高而变窄，就可以达到稳定电压目。
开关电源基本电路框图如图6所示。交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成具有一定脉动成分直流电压，该电压进入高频变换器被转换成所需电压值方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要直流电压。

图6 开关电源基本电路框图
控制电路为一脉冲宽度调制器，它重要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这某些电路当前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调节高频开关元件开关时间比例，以达到稳定输出电压目[10][11]。
2.6 开关电源优缺陷
开关电源长处：1）功耗小，效率高。在图6所示开关电源电路中，晶体管在勉励信号勉励下，它交替地工作在导通一截止和截止一导通开关状态，转换速度不久。这使得开关晶体管功耗很小，电源效率可以大幅度地提高，其效率可达到80%。2）体积小，质量小。开关电源没有采用笨重工频变压器。由于晶体管上耗散功率大幅度减少后，又省去了较大散热片。由于这两方面因素，使开关电源实现了体积小，质量小。3）滤波效率大为提高，使滤波电容容量和体积大为减少。开关电源工作频率当前基本上是工作在50kHz，是线性稳压电源1000倍，这使整流后滤波效率几乎也提高了1000倍。就是采用半波整流后加电容滤波，效率也提高了500倍。
开关电源缺陷：开关电源缺陷是存在较为严重开关干扰。在开关电源中，功率调节开关晶体管工作在开关状态，在其开关过程中产生交流电压和电流通过电路中其她元器件产生尖峰干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采用一定办法进行抑制、消除和屏蔽，就会严重地影响整机正常工作。
2.7 开关电源电路拓扑构造
DC-DC开关功率变换器按照主回路拓扑可以分为四种：Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器和Cuk变换器。
2.7.1 Buck变换器
Buck型开关电源将输入电压Vin变换成0≤Vo≤Vin稳定输出电压Vo，因此又称降压开关电源。图7（a）是Buck开关电源主电路图：Vin为输入电源，普通为电池或电池组。Mp是主开关管，因其源端接电源Vin，适当选用低电平导通PMOS管。二极管D是辅助开关管，也称为整流管，普通使用品有较低正向导通电压肖特基二极管。Vp是Mp栅极控制信号，由控制电路提供，Ro表达负载电阻。

(a)拓扑电路 （b）工作阶段一 （c）工作阶段二
图2.7 BUCK电路
在一种开关周期中，电路工作在两阶段下：
第一阶段：在控制电路作用下，Mp导通，x点高电位，二极管因受反向偏压而截止，电流由输入电压流经Mp、电感L到电容C和负载。电感电流持续上升，电感储能在增长，能量由电池传送到电感并存储在电感中；
第二阶段：控制电路使Mp截止，切断电池和电感元件连接，于是电感产生感生电动势使电流维持本来流向，迫使x点电位降至比地电位还低一种二极管正向导通压降，二极管D导通，为电感电流提供通路，电流由电感L流向电容C和负载，电感电流随时间下降，能量由电感流向负载。在两种工作模式下，在负载Ro上都可得到脉动很小直流电压Vo。
依照电感中电流I在周期开始时与否从零开始，可分为电感电流持续工作模式（CCM）和电感电流不持续工作模式（DCM）。图8为在两种工作模式下电路波形。

（a）CCM电路波形图 （b）DCM电路波形图
图8 电路工作波形图
设MOS管导通占空比为，二极管导通占空比为。如果新周期在电感电流尚未降至零时开始，则系统工作在CCM，工作波形见图8(a)，此模式下有+=1。在第一阶段，开关闭合，电感电流上升；在第二阶段，开关断开，电感电流下降。
当电感L较小，负载电阻较大，或者T较大时，将浮现电感电流下降到零，下一周期却还没有开始状况。当下一周期开始时，电感电流从零开始线性增长。这种工作方式称电感电流不持续模式。其工作波形如图8（b）所示，此时，+≠1。可得：
2-2
由于电容充放电，输出电压会有纹波分量。当电感电流不不大于输出电流时，电容被充电；当电感电流不大于输出电流时，电容对负载放电。一种开关周期内，电容元件存储电荷变化量为：
2-3
将代入上式，可得纹波电压计算公式：
2-4
在式2-4中，若给定纹波电压指标，依照公式可估算出为满足纹波指标所需要最小电容值C。
2.7.2 Boost变换器
Boost变换器也称升压变换器，也存在两个工作阶段。图9为Boost电路拓扑构造。

a）拓扑电路 b）工作阶段一 c）工作阶段二
图9 BOOST电路

类同Buck电路推导过程，可知在CCM（电感电流持续工作模式）条件下，
（开关管M导通占空比） 2-5
在DCM（电感电流断续工作模式）条件下，
（为二极管导通占空比） 2-6
2.7.3 Buck-Boost变换器
Buck-Boost变换器是降压—升压混合电路，输出电压极性与输入电压相反。图10为Buck-Boost电路拓扑构造。

a）拓扑电路 b）工作阶段一 c）工作阶段二
图10 Buck-Boost电路
类同Buck电路推导过程，可知在CCM（电感电流持续工作模式）条件下，
（开关管M导通占空比） 2-7
在DCM（电感电流断续工作模式）条件下，
（为二极管导通占空比） 2-8
由表达式可知，当<时，Buck-Boost电路是降压电路，当>时，Buck-Boost电路是升压电路。
2.7.4 Cuk变换器
Cuk变换器也是升降压混合电路，输出电压极性也与输入相反。图11为Cuk电路拓扑构造。

a）拓扑电路 b）工作阶段一 c）工作阶段二
图11 Cuk电路
类同Buck电路推导过程，可知在CCM（电感电流持续工作模式）条件下，
（开关管M导通占空比） 2-9
在DCM（电感电流断续工作模式）条件下，
（为二极管导通占空比） 2-10
由表达式可知，当<时，Cukt电路是降压电路，当>时，Cuk电路是升压电路。Buck-Boost电路和Cuk电路都是升降压型混合电路，故有诸多特性。但Cuk电路是借助电容来传播能量，而Buck-Boost电路是借助电感来能量，这是两者区别。本文采用降压型（Buck）构造[9]。

3 DC/DC降压型开关电源设计
本电路重要涉及变压器降压，桥式整流电路，滤波电路，降压电路，AD转换电路，和数字显示构成。其中降压电路是一种高效三增益开关电源DC/DC降压变换器。从1V起调稳压电源，电路使用时，只须调节电源电压调节器（可调电阻），即可得到 1V-20V之间所需电压。系统构造框图如图12所示

220V交流电输入
变压器降压
数字显示
AD转换电路
降压电路
滤波电路
桥氏整流电路

图12 DC/DC降压型开关电源构造框图

本电源电路是实现把220V交流电源变换成1V-20V持续可调稳压电源，它工作原理是：通过降压、整流、滤波、稳压后输出直流电压，当对转换电容阵列进行不同设定期，通过变化分压比，可以得到一种1V-20V持续可调直流电压。电路最大输出电流为 1A，电压调节率≤0.2%，纹波电压（峰-峰值）≤20mV，效率≥85%[20][21]。
3.1 DC/DC降压电路设计
本文所设计DC/DC降压电路是一种高效三增益开关电源DC/DC降压电路，其电路原理图如图13所示

图13高效三增益开关电源DC/DC降压电路原理框图

该电路具备两个重要回路：脉频调制回路（PFML）和增益跳转回路（GHL）。PFML由基准信号产生器（reference generator），振荡比较器（comparator skip）,振荡器（oscillator）,开关控制模块（switch control block）构成。GHL由基准信号产生器（reference generator），比较跳转器（comparator hop）,增益控制模块（gain control block），开关控制模块（switch control block）和转换电容阵列（switch array block）构成。
该电路将输出信号和基准信号产生器产生基准信号在两个比较器中进行比较，比较后产生信号skip为增益控制模块提供时序信号。该时序信号和信号hop共同控制增益控制模块（2/4译码器），产生增益选取信号C,G,C-,G-,控制转换电容阵列产生不同稳定电压输出（1-20V），即可达到电路降压规定。

图14 转换电容阵列电路
3.2 交流电压转换电路
由于所需直流电压比起电网交流电压在数值上相差较大，因此，AC/DC转换后电压设为 24V-40V，才干达到规定输出电压为 1V-20V， 即该某些电路采用变压器 TRANS 把220V交流市电变为约20V低压交流电，作为电源输入电压，变压器原辅线圈匝数比为：N1/N2 = U1/U2= 220V/20V≈11/1 电路中保险丝F1可起到保护电源作用，当电流I>0.5A 时，保险丝熔断，从而防止电源烧坏。
3.3 整流电路
该某些电路是采用桥式整流电路，把通过降压后交流电变成单方向直流电，由于相比于半波整流、全波整流电路，桥式整流电路整流效率较高，其输出电压平均值即整流输出电压 U在一种周期内平均值：
3-1
在式3-1中，w为市电频率50Hz。
3.4 滤波电路
通过整流后直流电幅值变化很大，会影响电路工作性能。可运用电容 “通交流， 隔直流” 特性，在电路中并入并联电容 C作为电容滤波器，滤去其中交流成分，运用估算法可得通过滤波后输出电压：
3-2
以上交流电压转换、整流、滤波三某些统称为电源输入某些，将民用220V交流电转换成为稳定24V直流电作为电源输入端，其电路图如图15所示。
此外，可在输入端加1A保险丝，防止输入电压超过40V或电源板内部短路引起大电流导致危害。保险丝接在3300uF电容后端，防止加电时电容大电流充电烧断保险丝。电容起储能和电源滤波作用，在供电时重要起储能作用，电容接在高压端更利于储能，由于如果电源暂时断电，稳压电路前面电压逐渐下降不会影响输出电压。

图15 电源输入某些电路图
如图15所示，该电路外围器件有2个电容，1个电感，2个可调电阻，电路构造比较简朴。输入端可输入7V-40V直流电通过芯片降压解决并调节可调电阻R1或者R2（为应用以便，可设定R1为固值电阻）得到1V-20V输出电压，最大输出电流为1A。
值得注意是，在实际制作中为避免电流过大烧坏其他元器件，固电解电容采用50V大容量电容，可调电阻R1、R2采用大功率电阻。电感是开关电路核心某些，它在开关闭合时储存能量，开关断开时提供能量。普通选用带磁芯电感器，且必要考虑电磁干扰，使其减少到最小。本电路由于最大输出电流可达1A，综合电感自身因素及电路安全因素考虑，电路选用电流容量1A以上线圈磁芯电感。
3.5 AD转换电路
本设计采用由美国模仿数字公司（Analog）推出单片高速12 位逐次比较型A/D 转换器AD574A ，内置有双极性电路构成混合集成转换显片，具备外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具备自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量阻容件即可构成一种完整A/D 转换器，其重要功能特性如下：
辨别率：12 位
非线性误差：不大于±1/2LBS 或±1LBS
转换速率：25us
模仿电压输入范畴：0—10V 和0—20V，0—±5V 和0—±10V 两档四种
电源电压：±15V 和5V
数据输出格式：12 位/8 位
芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式
AD574A 引脚阐明：
[1]. Pin1(+V)——+5V 电源输入端。
[2]. Pin2( )——数据模式选取端，通过此引脚可选取数据纵线是12 位或8位输出。
[3]. Pin3( )——片选端。
[4]. Pin4(A0)——字节地址短周期控制端。与端用来控制启动转换方式和数据输出格式。须注意是， 端TTL 电平不能直接+5V 或0V 连接。
[5]. Pin5( )——读转换数据控制端。图3.8 AD574A
[6]. Pin6(CE)——使能端。
当前咱们来讨论AD574A CE和A0 对其工作状态控制过程。在CE=1、=0 同步满足时，AD574A 才会正常工作，在AD574 处在工作状态时，当=0 时A/D 转换，当=1 是进行数据读出。和A0 端用来控制启动转换方式和数据输出格式。A0-0
时，启动是按完整12 位数据方式进行。当A0=1 时，按8 位A/D 转换方式进行。当=1，也即当AD574A 处在数据状态时，A0 和控制数据输出状态格式。当=1 时，数据以12 位并行输出，当=0 时，数据以8 位分两次输出。而当A0=0 时，输出转换数据高8 位，A0=1 时输出A/D 转换数据低4 位，这四位占一种字节高半字节，低半字节补零。
[7]. Pin7(V+)——正电源输入端，输入+15V 电源。
[8]. Pin8(REF OUT)——10V 基准电源电压输出端。
[9]. Pin9(AGND)——模仿地端。
[10]. Pin10(REF IN)——基准电源电压输入端。
[11]. Pin(V-)——负电源输入端，输入-15V 电源。
[12]. Pin1(V+)——正电源输入端，输入+15V 电源。
[13]. Pin13(10V IN)——10V 量程模仿电压输入端。
[14]. Pin14(20V IN)——20V 量程模仿电压输入端。
[15]. Pin15(DGND)——数字地端。
[16]. Pin16—Pin27(DB0—DB11)——12 条数据总线。通过这12 条数据总线向外输出A/D 转换数据。
[17]. Pin28(STS)——工作状态批示信号端，当STS=1 时，表达转换器正处在转换状态，当STS=0 时，声明A/D 转换结束，通过此信号可以鉴别A/D转换器工作状态，作为单片机中断或查询信号之用。AD574A 工作模式：以上咱们所述是AD574A 全控状态，如果需AD574A 工作于单一模式，只需将CE、端接至+5V 电源端， 和A0接至0V，仅用端来控制A/D 转换启动和数据输出。当=0 时，启动A/D 转换器，经25us 后STS=1，表白A/D 转换结束，此时将置1,即可获得数据

图16 AD574A引脚图 图17 AD转换电路原理图
3.6 数字显示
数字显示采用共阴极数码管即共阴极七段 LED 数码管对于共阴极LED数码管，它将发光二极管阴极（负极）短接后作为公共阴极。当驱动信号为高电平，公共阴极接低电平时，二极管才发光。其特点能在低电压、小电流条件下工作，能与CMOS、TTL 电路兼容；发光响应时间极短（<0.1us）高频特性好；体积小；抗冲击性能好且成本低。

图18 共阴极七段LED数码管

4电源电路仿真
电源电路仿真重要应用了两个惯用软件，Protues和SwitcherPro。Proteus是英国Labcenter公司开发电路分析与实物仿真及印制电路板设计软件，它可以仿真、分析各种模仿电路与集成电路，软件提供了大量模仿与数字元器件及外部设备，各种虚拟仪器，特别是它具备对单片机及其外围电路构成综合系统交互仿真功能。SwitcherPro是由TI公司提供可对开关电源芯片转换效率及外围器件安全系统进行模仿仿真仿真软件。
4.1 电源电路输出电压波形仿真
本设计采用Proteus中ISIS某些对主干电路进行仿真。电路输入端为市电220V,50Hz交流电，输出端输出范畴为1V-20V直流电压，仿真时取5V,12V为测量点在空载状况下对其进行波形仿真，仿真波形图如图19、20所示。

图19 5V输出电压波形图

图20 12V输出电压波形图
4.2 电源转换效率仿真与稳定性仿真
SwitcherPro是由TI公司提供可对开关电源转换效率及器件安全系统进行模仿仿真仿真软件。
图21为Buck转换电路效率仿真图，当变压转换效率达到90%时基本达到峰值并处在稳态。

图21 电源转换效率仿真图
图22为降压电路工作仿真图，为避免电流过大烧坏元器件，电路输入电容采用50V大电解电容，储能电感采用1A大电流电感，稳压管采用IN5822。

图3.22 电源稳定性仿真

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致 谢
在这春暖花开季节，当咱们即将走出校门踏上社会时，此时我感触良多。回