高效率數(shù)控電源設(shè)計報告模板

高效率數(shù)控電源設(shè)計報告資料內(nèi)容僅供參考，如有不當或者侵權(quán)，請聯(lián)系本人改正或者刪除。高效數(shù)控恒流電源摘要隨著低碳經(jīng)濟時代的到來,提高能源利用率對工業(yè)和社會發(fā)展起著重要的作用?；诖吮疚拿枋隽烁咝蕯?shù)控恒流電源的設(shè)計原理和實現(xiàn)方法,本系統(tǒng)采用DC/DC變換器芯片TPS5430,它是一款高效的電源開關(guān)控制芯片,輸入電壓范圍寬,輸出電流高達3Ａ。以MSP430F247單片機為主控制器,經(jīng)過鍵盤來設(shè)置電源的輸出電流,設(shè)置步進等級為1mA,并可由液晶顯示器顯示實際輸出電流值和負載功率。本系統(tǒng)還具有開路檢測和過壓保護功能,可廣泛應用于需要高效恒流源的領(lǐng)域。關(guān)鍵詞:MSP430F247單片機DC/DC變換器高效恒流源AbstractThispaperdescribesthedesignofhigh-powerLEDpowersupplyprincipleandmethodtoMSP430F247microcontroller-basedcontroller,DCpowerthroughthekeyboardtosettheoutputcurrent,setthesteplevelas1mA,andtheactualoutputcurrentvalueandloadpowercanbedisplayedbytheLCD.ThissystemusesDC/DCconverterchipTPS5430,theoutputpowerMOStubecanexpansionthecurrent.SingleChipProgrammableoutputdigitalsignal,throughD/Aconverter(TLV5618)outputanalog,throughtheoperationalamplifierisolationamplifier,andprecisionvoltagesamplingresistorcollectionenlargedcomparedtocontrolDC/DCconverter'sfeedbackside,toachievetheoutputcurrentcontrol.Outputcurrentthroughthecurrent/voltagechanges,theadoptionofA/Dconverterchip,real-timeintotheanalogdata,andthenanalyzedbymicrocomputerprocessing,thefeedbackthroughtheformofdatalinks,sothatcurrentismorestable,itconstitutesastablevoltage-controlledcurrentsource.Actualtestresultsshowthatthesystemoutputcurrentstability,withtheloadandambienttemperaturechangesandhighJingDu,outputcurrenterrorof±5mA,outputcurrentat20mA~mAFanWeicanbearbitrarilysetwithin,outputefficiencyupto90%,andthustheactualapplicationsrequiringhighstabilityandhighefficiencyconstantcurrentfield.

Keywords:MSP430F247MCUDC/DCconverterefficiencyconstantcurrentsource

目錄一:方案設(shè)計與論證1.1總體設(shè)計方案與比較:方案一:采用以89C51為核心的單片機系統(tǒng)來控制12位AD7521的數(shù)據(jù)的輸入并將其轉(zhuǎn)換成模擬量輸出同時單片機把輸入的預值電流送數(shù)碼管顯示,再根據(jù)輸出的電壓量來控制電流的變化,此方案的優(yōu)點是輸入的預值電流信號穩(wěn)定且避免了大量的數(shù)據(jù)存儲,缺點是電路效率低。其電路方框圖如圖1.2所示:圖1.2方案二方框圖方案二:采用開關(guān)電源控制芯片TPS5430,該芯片其內(nèi)部集成110毫歐的MOS開關(guān)管,效率高達95%,輸出電流最高3A,能夠滿足題目的要求。該芯片固定為500KHZ開關(guān)頻率,可采用較小的濾波電感,電容消除紋波。用單片機輸出數(shù)字量經(jīng)過D/A變換和采樣比較能夠?qū)敵鲭娏鞒炭亍４朔椒▋?yōu)點是能夠?qū)敵鲭娏黝A置和顯示,而且效率高,因此電路和設(shè)計采用方案二,其電路方框圖如圖1..2所示:負載DC/DC變換負載DC/DC變換器 輸入Ui預置和輸出顯示MSPF430F247單片機預置和輸出顯示MSPF430F247單片機鍵盤鍵盤圖1.2方案二方框圖二模塊電路設(shè)計及比較本系統(tǒng)以MSP430F247單片機為核心,外圍包括DC/DC變換器模塊,數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,液晶顯示模塊,電流采集模塊。2.1DC/DC變換器模塊TPS5430是一款輸入電壓范圍寬,工作頻率高,轉(zhuǎn)換效率高的直流變換器件,可做升壓和降壓之用,本系統(tǒng)用做降壓輸出,輸出經(jīng)電感電容濾波,可得到穩(wěn)定的電壓,引入電流反饋可得穩(wěn)定電流。電路原理圖如下圖2.1所示 圖2.1DC/DC變換器模塊圖2.1TPS5430原理圖2.2數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊TLV5618是TI公司生產(chǎn)的12位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片,它采用串行輸入數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)化后的模擬電壓可經(jīng)過2個通道輸出,采用此芯片能夠簡化硬件電路設(shè)計,而且其轉(zhuǎn)換精度高。其管腳如圖2.2所示BIT1—BIT12為數(shù)字量輸入,Rfe為模擬量輸出,Vref為參考電壓Vdd為+5V電源。數(shù)模轉(zhuǎn)換公式:(2-1)例如:BIT1—BIT12為()且Vref為-5V,則:(2-2)當BIT1—BIT12為()且Vref為-5V,則:(2-3)由于該設(shè)計要求輸出電流步進10毫安,基與此,本設(shè)計將采TLV561812位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。 圖2.2TLV5618芯片管腳圖2.3電壓采集與放大模塊考慮溫度和其它因素變化對電阻阻值的影響,系統(tǒng)采用精密康銅絲為采樣電阻,考慮系統(tǒng)效率因此選擇阻值為0.1歐姆。采樣電壓放大10倍和單片機給定的電壓經(jīng)過加法器相加后送給TPS5430的第4腳,整個系統(tǒng)構(gòu)成一個負反饋,能夠保證輸出電流恒定。電路參數(shù)計算如下:2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,該芯片具有11個模擬通道輸入端,轉(zhuǎn)換結(jié)果有8位,12位,16位并可編程配置,其轉(zhuǎn)換速率快,線性誤差小。本系統(tǒng)采用其模擬通道0采集輸出電流,模擬通道1采集輸出電壓。并分別用跟隨器可保證采集的數(shù)據(jù)穩(wěn)定。將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送給單片機實現(xiàn)電流和輸出功率的顯示。轉(zhuǎn)換結(jié)果為12位,滿足系統(tǒng)精度要求,原理圖如圖2.3 圖2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2.4單片機最小系統(tǒng)與液晶顯示和鍵盤連接模塊本系統(tǒng)用MSP430F247為主控制器,該單片機靜態(tài)工作電流小,功耗低,滿足該系統(tǒng)高效的要求。其P3口作為液晶的數(shù)據(jù)端口,P2口為控制口,P1口高4位為鍵盤接口,原理圖如下圖2.42.5集成運放和單片機供電模塊2.5.1采用TPS5430,經(jīng)過調(diào)節(jié)反饋電壓,可得到5V的穩(wěn)定電壓,原理圖如圖2.5.1圖2.5.15V電源模塊-5V電源模塊,系統(tǒng)采用MC34063電源芯片,得到-5V電壓,原理圖如下圖5.2.2圖2.5.2—5V電源2.5．3單片機用3.3V供電,系統(tǒng)用TPS733芯片得到3.3V電壓,原理圖如下圖2.5..3 圖2.5.33.3V電源模塊2.4各單元連接框圖三:軟件設(shè)計本作品采用IAREmbeddedWorkbench作為開發(fā)軟件,它是以WINDOWS為開發(fā)平臺,使用時,先建立一個工程文件夾,以保存相應的工程文件。打開該軟件后,先建立工程文件,然后保存,編輯完目標代碼后,點擊編譯運行即可實現(xiàn)軟件仿真。適配好目標器件,使用計算機并口和GTAG接口,可將代碼下載到硬件進行在線調(diào)試。本作片軟件要實現(xiàn)的功能是:3.1:軟件設(shè)計思想3.2:軟件設(shè)計流程圖3.3:各模塊程序設(shè)計及相應的軟件算法四:系統(tǒng)測試本系統(tǒng)具有輸出200mA到mA的穩(wěn)定電流,可在該范圍內(nèi)預置,同時具有+/-10mA的步進。4.1測試方案測試儀器:電流調(diào)整率SI的測試:(Io＝1000mA,負載為5Ω的條件下測試);測試結(jié)果如表4.1表4.1輸入電壓(V)12131415161718實際輸出電(A)電流變化量△Io(mA)電流調(diào)整率SI負載調(diào)整率SR的測試:(Ui=15V,Io＝1000mA,負載在1Ω～5Ω條件下測試)測試結(jié)果如表4.2 表4.2負載R(Ω)12345實際輸出電電流Io(mA)電流變化量△Io(mA)負載調(diào)整率SR紋波電流測試:測試條件為(Ui=15V,Uo=10V,Io=mA);測試結(jié)果如表4.3 表4.3紋波電流測量電流值(mA)交流毫伏表讀數(shù)(mv)示波器讀數(shù)(Vpp)(mV)20050010001500整機效率測試:(Ui=15V,Uo=10V,Io=mA);4.2測試儀器4.3測試結(jié)果五:設(shè)計總結(jié)經(jīng)過為期四天的設(shè)計,感觸頗深的是解決問題的方法、技巧。在這四天中,我們遇到許許多多問題,對待問題要多方法處理,多角度處理。經(jīng)過這幾天的設(shè)計競賽,我們不但增強了實踐能力和協(xié)作精神,而且懂得了聯(lián)系實際的重要性,這對我們以后的學習和工作不無裨益。當然,我們的設(shè)計還存在著一些缺陷,有待于在將來設(shè)計中進一步提高,在此懇請各位老師批評指正。六:參考文獻[1]童詩白,華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社[3]全國大學生電子設(shè)計競賽組委會第四屆全國電子設(shè)計競賽獲獎作品選編