高效數(shù)控恒流電源

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，提高能源利用率對工業(yè)和社會發(fā)展起著重要的作用。基于此本文描述了高效率數(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，通過鍵盤來設(shè)置電源的輸出電流，設(shè)置步進(jìn)等級為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~2000mAFanWeicanbearbitrarilysetwithin,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)值電流信號穩(wěn)定且避免了大量的數(shù)據(jù)存儲，缺點(diǎn)是電路效率低。其電路方框圖如圖1.2所示：筒圖1銅.2鍬方惠案二逃方框汁圖停方案冰二：杜采用螞開關(guān)瓜電源濱控制報(bào)芯片展TP幸S5辨43郵0，殊該芯究片其均內(nèi)部隆集成考11瓜0毫再歐的晚MO攀S開次關(guān)管腿，效泳率高槍達(dá)9箱5%陽，輸齡出電譽(yù)流最炒高3惑A,肯能夠準(zhǔn)滿足要題目漁的要紹求。牧該芯豐片固煎定為幸50知0K揪HZ吐開關(guān)跟頻率道，可榜采用款較小脈的濾森波電憶感，攔電容軍消除教紋波城。用勿單片肥機(jī)輸遷出數(shù)語字量別經(jīng)過貨D/詢A變岔換和耀采樣傅比較纖可以稍對輸偽出電忠流程喂控。士此方筑法優(yōu)挖點(diǎn)是判可以筋對輸吃出電僅流預(yù)匪置和乏顯示題，而配且效杰率高值，所畢以電濫路和均設(shè)計(jì)燥采用份方案蜓二，懲其電祝路方幫框圖決如圖鴉1.產(chǎn).2師所示餅：負(fù)載DC/DC變換負(fù)載DC/DC變換器莖輸賠入逗U競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)鍵盤鍵盤賭圖1紋.2摧方豈案二蜻方框沫圖家二惹模塊膝電路藏設(shè)計(jì)建及比恭較壘本系課統(tǒng)以暫MS辯P4勁30鉗F2防47掘單片遇機(jī)為粱核心淺，外渾圍包創(chuàng)括D極C/穴DC響變換頭器模潮塊，驗(yàn)數(shù)模餡和模欄數(shù)轉(zhuǎn)佳換模周塊，碑液晶蕩顯示抄模塊缺，電滿流采賭集模導(dǎo)塊。直2.能1D慈C/呈DC挪變換啦器模事塊北TP況S5迷43佳0是尋一款覽輸入裁電壓敗范圍匠寬，千工作添頻率渴高，鋼轉(zhuǎn)換推效率轟高的扇直流襪變換裁器件鎖，可壽做升脖壓和克降壓藝之用絲，本筐系統(tǒng)偏用做東降壓眨輸出嫁，輸士出經(jīng)襲電感孕電容盲濾波隨，可侍得到姐穩(wěn)定筒的電湯壓，顯引入拖電流麥反饋翠可得盼穩(wěn)定軍電流撕。電箭路原怪理圖假如下宅圖2敘.1盞所示符圖2監(jiān).1珠DC皺/D繪C變促換器哪模塊貢圖2呈.1行TP裝S5歲43菠0原粉理圖嶼2.音2數(shù)輔模轉(zhuǎn)蝕換模干塊摟TL歷V5替61退8是址TI原公司日生產(chǎn)遞的1魄2位京數(shù)模嘴轉(zhuǎn)換騙芯片標(biāo)，它罪采用昨串行遞輸入薦數(shù)據(jù)電，轉(zhuǎn)建化后絡(luò)的模含擬電災(zāi)壓可融通過禾2個(gè)誕通道求輸出略，采行用此仁芯片子可以憶簡化票硬件察電路宇設(shè)計(jì)辣，而址且其服轉(zhuǎn)換陽精度質(zhì)高。緩其管香腳如瞎圖2煮.2吸所解示窗BI榴T1授—暑BI牛T1膠2為扒數(shù)字饑量輸邪入，圍Rf躍e為吳模擬先量輸?shù)觯芕r政ef前為參賊考電盛壓V穿dd碎為+菜5V供電源艷。數(shù)肝模轉(zhuǎn)掘換公申式：么卷（階2-認(rèn)1）失例家如:盒B儀IT麻1為—率BI旋T1深2為初（1姐11饅11控11蟻11色11黑1）錄且V掩re默f為翁-5嚼V，稱則：游古叉嶺擾瘋騾拘督豐臺（壓2-昏2）便鉆送些當(dāng)繡BI寫T1抵—偶BI憂T1不2為喉（1酷00偽00半00躺00革00孝0）爺且V姓re攪f為塞-5隔V,浩則：嘉劫沿頑映墨杠品眉（2宵-3幕）肯由于從該設(shè)綱計(jì)要做求輸刺出電每流步躲進(jìn)1蛙0涂毫安訴，基去與此立，本飄設(shè)計(jì)尤將采陜TL疾V5赴61姥8宰12鎮(zhèn)位數(shù)歲模轉(zhuǎn)騰換器叼。濟(jì)圖2鉤.2看TL蹈V5著61跪8芯奴片管介腳圖振2.凈3電譜壓采腥集與菊放大禍模塊帆考慮唱溫度嘴和其里它因著素變南化對何電阻涌阻值亭的影砍響，勤系統(tǒng)粱采用憂精密關(guān)康銅據(jù)絲為卻采樣灘電阻茂，考瀉慮系須統(tǒng)效飼率因娃此選成擇阻矮值為樓0.隸1歐鋒姆。抓采樣策電壓姜放大蘇10利倍和果單片莊機(jī)給注定的陽電壓香通過漆加法因器相南加后概送給惠TP疏S5穴43覺0的升第4晌腳，勝整個(gè)扒系統(tǒng)綱構(gòu)成校一個(gè)伐負(fù)反壺饋，并能夠咬保證綁輸出嫌電流輕恒定充。電催路參璃數(shù)計(jì)圾算括如下嶺：允2.貌3模者數(shù)轉(zhuǎn)善換模妖塊思采用芹TL歡C2泥54績3模熊數(shù)轉(zhuǎn)丑換芯腹片，椒該芯肝片具孫有1悉1個(gè)欺模擬粗通道懇輸入津端，農(nóng)轉(zhuǎn)換學(xué)結(jié)果蹤有8堆位，附12躲位，恨16深位并嬌可編段程配轟置，腹其轉(zhuǎn)畫換速文率快華，線賺性誤的差小視。鍛本系好統(tǒng)采晚用其違模擬蜻通道瀉0采濾集輸近出電聲流，倆模擬媽通道脖1采民集輸哪出電惰壓。豬并分遍別用卷跟隨失器可能保證生采集炎的數(shù)姐據(jù)穩(wěn)碧定。候?qū)⑥D(zhuǎn)掉換后腎的數(shù)蝴據(jù)送偉給單千片機(jī)塔實(shí)現(xiàn)郊電流茶和輸鼠出功把率的脈顯示希。轉(zhuǎn)日換結(jié)牌果為父12忠位，備滿足窮系統(tǒng)糊精度漲要求爭，原劉理圖盛如圖編2.便3裂圖2連.3伙模數(shù)即轉(zhuǎn)換冤模塊荒2.赤4單靠片機(jī)杯最小踩系統(tǒng)故與液雜晶顯筆示和列鍵盤撐連接周模塊皮本系寨統(tǒng)用姿MS轟P4幫30益F2支47評為主救控制少器，飼該單帳片機(jī)怎靜態(tài)窗工作饅電流挪小，驢功耗清低，險(xiǎn)滿足任該系喚統(tǒng)高盒效的因要求單。其爭P3掌口作貪為液高晶的瀉數(shù)據(jù)紡端口冠，P早2口庸為控炎制口湖，P某1口含高4觸位為臉鍵盤酒接口競，原關(guān)理圖炮如下企圖2也.盆4湖2.抱5集穩(wěn)成運(yùn)閱放和璃單片犬機(jī)供罪電模麻塊痛2.明5.竟1采氧用T發(fā)PS秘54狹30驚,通響過調(diào)摘節(jié)反翼饋電度壓，御可得蓮到5鞠V的鳥穩(wěn)定咱電壓獲，原鏈理圖王如圖秘2.英5.悔1港圖2美.5這.1輸特5V麥電源錘模塊匹-5刻V電言源模郊塊，懲系統(tǒng)執(zhí)采用隸MC襲34趁06草3電誘源芯冠片，梨得到腿-5廣V電葡壓，需原理焰圖如川下圖錢5.施2.誰2筑圖2毫.5律.2局印—移5V稍電源鍵2.風(fēng)5．鈔3單棚片機(jī)妄用3以.3辟V供宅電，擊系統(tǒng)鬧用T銜PS順73顛3芯絡(luò)片得申到3激.3嘉V電君壓，摧原理網(wǎng)圖如都下圖戲2.唯5.導(dǎo).3定圖2潔.5境.3騰崇3.疾3V終電源吵模塊雨2.寸4各梯單元奸連接今框圖搖三：君軟件融設(shè)計(jì)玉本作散品采燦用I蜜AR宅Em斧be狂dd輪ed呢Wo謀rk插be來nc廚h作黃為開算發(fā)軟么件，序它是唉以W質(zhì)IN萌DO守WS術(shù)為開選發(fā)平答臺，桂使用耽時(shí)，益先建元立一礦個(gè)工繁程文肌件夾復(fù)，以薄保存奪相應(yīng)口的工時(shí)程文改件。蘋打開剃該軟騾件后分，先紛建立妻工程卵文件朝，然級后保鉆存，攻編輯盤完目郊標(biāo)代支碼后譯，點(diǎn)籮擊編嚇譯運(yùn)屋行即古可實(shí)叉現(xiàn)軟根件仿刪真。偷適配拌好目擔(dān)標(biāo)器寬件，略使用區(qū)計(jì)算費(fèi)機(jī)并拴口和店GT辟AG燭接口瀉，可忍將代濱碼下陳載到游硬件率進(jìn)行畢在線狡調(diào)試券。振聾本為作片牛軟件共要實(shí)組現(xiàn)的旨功能憐是：飲3.棋1：膝軟件倦設(shè)計(jì)尤思想沉3.風(fēng)2：穩(wěn)軟件素設(shè)計(jì)國流程托圖佛3.慘3：攀各模拿塊程宜序設(shè)鴿計(jì)及毫相應(yīng)斬的軟表件算表法炮四：資系統(tǒng)周測試挎本系打統(tǒng)具淡有輸要出2壤00騰m伴A到箏20蔑00花mA另的穩(wěn)薄定電鋪流，倚可在蛋該范寺圍內(nèi)花預(yù)置蝴，同助時(shí)具界有+趟/-亮10揉mA千的步移進(jìn)。辦4.沸1測患試方啦案效測試阻儀器撤：占電流蛇調(diào)整傭率釘S洗I慚的測耳試甚：渡（趁I宣o挑＝磁10發(fā)00辱mA導(dǎo)，負(fù)付載為茂5Ω鋤的條挪件下倡測試愉）頃；測谷試結(jié)扒果如春表4辯.1趨表4連.1嶄輸入芝電壓夜（母V）感12斜13鐵14御15顏16錄17畢18慢實(shí)際獨(dú)輸出衡電（到A）沫電流漠變化濤量疑△算Io樣（富mA四）售電流智調(diào)整敲率簡S慣I騎負(fù)載疾調(diào)整小率筑S滾R桿的測饒?jiān)嚕簲y（奶U究i輸=1近5V逼，拉I星o費(fèi)＝侍10讀00兄mA答，負(fù)導(dǎo)載在占1Ω置～5焦Ω條謹(jǐn)件下刮測試脊）絲測試傲結(jié)果庫如表煌4.焰2堵表4徑.2乳負(fù)載亭R（波Ω摟）名1螞2各3趣4際5從實(shí)際動輸出也電電攝流務(wù)I勁o竟（沉mA埋）姐電流翠變化耕量充△膨Io圓（遍mA慢）猴負(fù)載佩調(diào)整燥率搶S捆R責(zé)紋波堅(jiān)電流稀測試白：測輕試條河件為罷（黎U行i賊=箱1侵5茫V慘，極U唯o鍵=零1讀0V紛，針I(yè)隆o傻=銜20恨00晝mA貴）；是測試彼結(jié)果剩如表織4.蹄3繪表4材.3永紋波而電流筋測量分電流催值(蔽mA腐)松交流修毫伏多表讀屠數(shù)(福mv嬌)躬示波守器讀診數(shù)（谷Vp棵p攀）分(m陡V)逢20股0覆50寒0發(fā)10顏00勞15量00城20醉00術(shù)整機(jī)碎效率視測試旅：裝（廣U亦i僚=1勺5沫V社，鮮U瓦o素=觀1暈0V旺，爐I吊o欲=2麗00嫂0m寸A）肌；益4.嘉2測揮試儀由器嬌4.沖3測掛試結(jié)挺果惱五：者設(shè)計(jì)準(zhǔn)總結(jié)攪經(jīng)過撒為期富四天臂的設(shè)待計(jì)，祝感觸展頗深菊的是另解決朝問題滿的方姻法、冰技巧奸。在宵這四婚天中除，我午們遇羨到許貨許多導(dǎo)多問溜題，拾對待恥問題儉要多幻方法共處理乎，多廚角度炎處理蘇。通柏過這墳幾天屋的設(shè)列計(jì)競稀賽，夜我們汽不但燭增強(qiáng)克了實(shí)面踐能辦力和曾協(xié)作艙精神陰，而鄭且懂嶄得了討聯(lián)系多實(shí)際敢的重鉛要性底，這凡對我五們以伙后的嘉學(xué)習(xí)彈和工兩作不狀無裨朱益。惹當(dāng)然灰，我寇們的榨設(shè)計(jì)法還存匆在著踢一些傻缺陷妖，有渡待于將在將傷來設(shè)駝計(jì)中富進(jìn)一卷步提固高，筐在此戲懇請筒各位惹老師攻批評慎指正克。險(xiǎn)六：鏈參考秧文獻(xiàn)版[1漂]回童席詩白廊，華秤成英鬧禾模擬概電