高效率數(shù)控電源設(shè)計(jì)報(bào)告模板

高效率數(shù)控電源設(shè)計(jì)報(bào)告資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)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(jì)時(shí)代的到來,提高能源利用率對(duì)工業(yè)和社會(huì)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(jì)原理和實(shí)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(dá)3Ａ。以MSP430F247單片機(jī)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(jìn)等級(jí)為1mA,并可由液晶顯示器顯示實(shí)際輸出電流值和負(fù)載功率。本系統(tǒng)還具有開路檢測(cè)和過壓保護(hù)功能,可廣泛應(yīng)用于需要高效恒流源的領(lǐng)域。關(guān)鍵詞:MSP430F247單片機(jī)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(jì)與論證1.1總體設(shè)計(jì)方案與比較:方案一:采用以89C51為核心的單片機(jī)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(shí)單片機(jī)把輸入的預(yù)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(diǎn)是輸入的預(yù)值電流信號(hào)穩(wěn)定且避免了大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ),缺點(diǎn)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(dá)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(jī)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?。此方法?yōu)點(diǎn)是能夠?qū)敵鲭娏黝A(yù)置和顯示,而且效率高,因此電路和設(shè)計(jì)采用方案二,其電路方框圖如圖1..2所示:負(fù)載DC/DC變換負(fù)載DC/DC變換器 輸入U(xiǎn)i預(yù)置和輸出顯示MSPF430F247單片機(jī)預(yù)置和輸出顯示MSPF430F247單片機(jī)鍵盤鍵盤圖1.2方案二方框圖二模塊電路設(shè)計(jì)及比較本系統(tǒng)以MSP430F247單片機(jī)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(gè)通道輸出,采用此芯片能夠簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì),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(dāng)BIT1—BIT12為()且Vref為-5V,則:(2-3)由于該設(shè)計(jì)要求輸出電流步進(jìn)10毫安,基與此,本設(shè)計(jì)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(duì)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(jī)給定的電壓經(jīng)過加法器相加后送給TPS5430的第4腳,整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋,能夠保證輸出電流恒定。電路參數(shù)計(jì)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(gè)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(jī)實(shí)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(jī)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(jī)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(yùn)放和單片機(jī)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(jī)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(jì)本作品采用IAREmbeddedWorkbench作為開發(fā)軟件,它是以WINDOWS為開發(fā)平臺(tái),使用時(shí),先建立一個(gè)工程文件夾,以保存相應(yīng)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(biāo)代碼后,點(diǎn)擊編譯運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)軟件仿真。適配好目標(biāo)器件,使用計(jì)算機(jī)并口和GTAG接口,可將代碼下載到硬件進(jìn)行在線調(diào)試。本作片軟件要實(shí)現(xiàn)的功能是:3.1:軟件設(shè)計(jì)思想3.2:軟件設(shè)計(jì)流程圖3.3:各模塊程序設(shè)計(jì)及相應(yīng)的軟件算法四:系統(tǒng)測(cè)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(yù)置,同時(shí)具有+/-10mA的步進(jìn)。4.1測(cè)試方案測(cè)試儀器:電流調(diào)整率SI的測(cè)試:(Io＝1000mA,負(fù)載為5Ω的條件下測(cè)試);測(cè)試結(jié)果如表4.1表4.1輸入電壓(V)12131415161718實(shí)際輸出電(A)電流變化量△Io(mA)電流調(diào)整率SI負(fù)載調(diào)整率SR的測(cè)試:(Ui=15V,Io＝1000mA,負(fù)載在1Ω～5Ω條件下測(cè)試)測(cè)試結(jié)果如表4.2 表4.2負(fù)載R(Ω)12345實(shí)際輸出電電流Io(mA)電流變化量△Io(mA)負(fù)載調(diào)整率SR紋波電流測(cè)試:測(cè)試條件為(Ui=15V,Uo=10V,Io=mA);測(cè)試結(jié)果如表4.3 表4.3紋波電流測(cè)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(jī)效率測(cè)試:(Ui=15V,Uo=10V,Io=mA);4.2測(cè)試儀器4.3測(cè)試結(jié)果五:設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過為期四天的設(shè)計(jì),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(duì)待問題要多方法處理,多角度處理。經(jīng)過這幾天的設(shè)計(jì)競(jìng)賽,我們不但增強(qiáng)了實(shí)踐能力和協(xié)作精神,而且懂得了聯(lián)系實(shí)際的重要性,這對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作不無裨益。當(dāng)然,我們的設(shè)計(jì)還存在著一些缺陷,有待于在將來設(shè)計(jì)中進(jìn)一步提高,在此懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。六:參考文獻(xiàn)[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(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)第四屆全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編