DC-DC開關(guān)電源設(shè)計(jì)

DC-DC三、電路設(shè)計(jì)方案選擇DC-DC模塊DC-DC模塊式將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為另始終流電壓，而設(shè)計(jì)要求是將24vDC降壓型電路。方案一：使用隔離式的PWM〔脈寬調(diào)制〕把握高頻開關(guān)變壓器。該調(diào)整率的，電源效率低。lm2596-adj，LM2596開關(guān)電壓調(diào)整器是降壓型電源治理單片集成電路，能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為150KHz。負(fù)載調(diào)整率高，能夠輸出小于37V的可調(diào)電壓，使用便利，且體積小。比照兩個(gè)方案，電路使用方案二。監(jiān)測(cè)顯示模塊成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。有共陰，共陽兩種。方案二：使用液晶顯示屏lcd1602，16021602假設(shè)干個(gè)5X7或者假設(shè)干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯了字符間距和行間距的作用。比較兩種方案將選用方案二，lcd1602操作簡潔，可以直接對(duì)1602的引腳直接操作。電流電壓采樣模塊8位的adc0809片。轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度高。方案二：使用8位的adc0804一路模擬量輸入，操作簡潔，體積小，且便利電路的設(shè)計(jì)，但是該芯片只能一路模擬量輸入。綜合兩者的比較，本試驗(yàn)選用adc0809。四、各個(gè)模塊分析電壓轉(zhuǎn)換模塊lm2596dc-dc3A的負(fù)載力氣。主要元件介紹LM2596夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)整特性。固定輸出版本有3.3V、5V、12V37V的各種電壓。該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為150KHz由于該器件只需4LM2596的使用，極大地簡化了開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。該器件還有其他一些特點(diǎn)：在特定的輸入電壓和輸出負(fù)載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在±4%的范圍內(nèi)，振蕩頻率誤差在±15%的范圍內(nèi)；可以用僅80μA的待機(jī)電流，實(shí)現(xiàn)外部斷電；具〔一個(gè)兩級(jí)降頻限流保護(hù)和一個(gè)在特別狀況下斷電的過溫完全保護(hù)電路〕參數(shù)計(jì)算輸出電壓的計(jì)算〔R22R4，R5的選擇〕參數(shù)Vout=3~18VVref=1.23vVd=0.5vVsat=1.16vF=150KHZVin=24V1%1kR4R22依據(jù)公式V

RV OUT

REF R1當(dāng)vout=18v，R22=13.634k 當(dāng)vout=3v，R22=1.439k則去R22=20K,R5=1.5K,電感的選擇依據(jù)公式，代入相應(yīng)數(shù)值求得，再比照電壓調(diào)整器的電氣特性V

V VV ) OUT D

(vs)IN

SAT

V V VIN SAT

150KHZ47uh輸入輸出電容的選擇器外圍元件的選擇方法結(jié)合設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)電壓轉(zhuǎn)換模塊，輸入電容 470uf/35v,輸出電容220uf/35v。吸納二極管的選擇1.3倍，1.25倍，有較快的恢復(fù)，這里選IN5822.。測(cè)量與顯示模塊電路關(guān)心電源由于設(shè)計(jì)要求不能外接供電電源，所以電路的關(guān)心電源由自己設(shè)計(jì)供給，電路還是使用電壓調(diào)整器調(diào)整輸出穩(wěn)定的5v，參數(shù)的計(jì)算依據(jù)上述計(jì)算方法求得。STC89C52RCSTC89C52RC單片機(jī)是一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。主要特性如下：1.增加型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以意8051.805148MHz用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)512RAMP0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。IS〔在系統(tǒng)可編程/IA〔在應(yīng)用可編程需專用仿真器，可通過串口〔RxD/P3.0,TxD/P3.1〕直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片EEPROM功能9.具有看門狗功能316位定時(shí)器/T0、T1、T2外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒通用異步串行口〔UAR，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART單片機(jī)的復(fù)位電路在單片機(jī)啟動(dòng)0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為，這是時(shí)候在單片機(jī)啟動(dòng)0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為，這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0VRST當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，0.1S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。單片機(jī)時(shí)鐘電路單片機(jī)晶振是單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率的部令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振供給的時(shí)鐘頻率。這里電路使用12M晶振供單片機(jī)時(shí)鐘頻率。ADADC0809ADC0809是8位逐次靠近型A/D轉(zhuǎn)換器，是目前應(yīng)用比較廣A/D轉(zhuǎn)換芯片之一。管腳介紹IN7～I(xiàn)N0——模擬量輸入通道地址狀態(tài)送入地址鎖存器中?！D(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)ADC0809；START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開頭進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，STARTST.A、B、C——地址線。通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，ADDA，ADDBADDC。CLK——時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界供給，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使 用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)EOC——轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)展轉(zhuǎn)換；EOC=1,斷懇求信號(hào)使用。D7～D0——數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高OE——輸出允許信號(hào)。用于把握三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)+5V電源。Vref——參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)展比較+5V(Vref(+)=+5V,Vref(-)=-5V).使用adc0809對(duì)電源輸出的模擬量電壓和電流轉(zhuǎn)換為能夠顯示DC-DC開關(guān)電源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)把握。電壓采集電路檢測(cè)電壓是通過使用四個(gè)一樣阻值為10K的電阻串聯(lián)平均分壓再使用adc0809lcd1602上。電流采集電路檢測(cè)電流是通過使用一個(gè)0.1lｍ358對(duì)電壓十倍〔放大倍數(shù)＝(R15+R14)/R14〕放大后輸入adc0809轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，經(jīng)過單lcd1602上。監(jiān)測(cè)的顯示LCD1602引腳功能介紹1腳：VSS為地電源。2腳：VDD5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時(shí)比照度最10K的電位器調(diào)整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電尋常選擇數(shù)據(jù)存放器、低電尋常選擇指令存放器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電尋常進(jìn)展讀操作，低電尋常進(jìn)展寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電尋常可以寫入指令或者顯示RS為低電平R/WRS為高電R/W為低電尋?？梢詫懭霐?shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電尋常，液晶模塊執(zhí)行命令。15腳：背光源正極。16腳：背光源負(fù)極。指令介紹1602液晶模塊的讀寫操作，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編〔1為高電平，0為低電平〕01H00H2：00H指令3：光標(biāo)和顯示位置設(shè)置I/D，光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平表示無效。指令4：顯示開關(guān)把握。D：把握整體的顯示開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。C:把握光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)B：把握光標(biāo)是否閃耀，高電平閃耀，低電平不閃耀。指令5：光標(biāo)或顯示移位S/C：高電尋常顯示移動(dòng)的文字，低電尋常移動(dòng)光標(biāo)指令6：功能設(shè)置命令DL：高電尋常為4位總線，低電尋常為8位總線N：低電尋常為單行顯示，高電尋常為雙行顯示，F(xiàn)：低電5X75X10的顯示字符。7：字符發(fā)生器RAM8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，假設(shè)為低電平表示不忙。用把信息顯示到液晶上時(shí)直接調(diào)用液晶子程序即可。過流保護(hù)模塊來保護(hù)繼電器。將繼電器一端接電源輸出端，一端接負(fù)載，通過STC89C52程序把握繼電器的斷開吸合實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)和恢復(fù)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電源轉(zhuǎn)換電路消滅過流時(shí)軟件把握斷開繼電器從而斷開電源的輸出，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電流恢復(fù)到正常范圍時(shí)繼電器吸合，電路恢復(fù)正常。五、程序設(shè)計(jì)程序流程圖六、監(jiān)測(cè)電路仿真軟件調(diào)試的主要任務(wù)是排查錯(cuò)誤，錯(cuò)誤主要包括規(guī)律和功能錯(cuò)Proteus軟件可以對(duì)基于微把握器的設(shè)計(jì)連同全部的四周電子器件一起仿真，用戶甚至可以實(shí)時(shí)承受諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)展交互仿真。Proteus支持8051AVRPICHC11Z80等等。Proteus可以完成單片機(jī)系統(tǒng)原理圖電路繪制、PCBkeil4試。仿真結(jié)果與分析仿真圖誤差分析標(biāo)準(zhǔn)電壓/V測(cè)量電壓/V確定誤差0.00001.001.010.011.491.4902.482.500.022.982.9803.483.450.033.984.000.024.494.470.024.995.010.02七、DC-DC轉(zhuǎn)換電路參數(shù)測(cè)試與誤差分析1.測(cè)試數(shù)據(jù)負(fù)載調(diào)整率測(cè)試負(fù)載調(diào)整率負(fù)載調(diào)整率I〔A〕OU〔V〕OS(%)I0.13.302VU=12V21.09%13.266V2.5輸出紋波電壓輸入電壓(V)輸入電壓(V)輸出電壓(V)輸出電流(A)紋波〔mv〕24121.524122.5輸出可調(diào)電壓：V；輸出電流： A；DC-DC變換器的效率:%)過流保護(hù)功能：動(dòng)作電流>=3.50A；過給定的根本設(shè)計(jì)指標(biāo)，尤其是效率的提高有效地保證電源的牢靠調(diào)整率均得到提高。八、設(shè)計(jì)總結(jié)本次設(shè)計(jì)，有一些功能，我們沒有很好的實(shí)現(xiàn)，比方我們感覺我們的輸出效率還有提高的空間，還有我們的輸出局部還不是很穩(wěn)有限，以及硬件方面的問題。通過本次設(shè)計(jì)大賽，我們學(xué)到了很多我們?cè)谡n堂上學(xué)不到的實(shí)的作用。附件：程序#include<reg51.h>#include“intrins.h“#include“ADC0809.h“#include“1602.h“#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodestr1[]=“ V/Adisplay“;/************將電壓值送人液晶lcd1602顯示*****************/voiddisplay_V(void){uinti;write_com(0x80+0x40+1);for(i=0;i<6;i++){write_dat(tab_V[i]);_nop_;}}/************將電流值送人液晶lcd1602顯示*****************/voiddisplay_A(void){uinti;write_com(0x80+0x40+9);for(i=0;i<5;i++){write_dat(tab_A[i]);_nop_;}}voidmain(void) //主函數(shù){uinti;Init_ADC0809;Init_1602;write_com(0x80);for(i=0;i<14;i++){write_dat(str1[i]);_nop_;}while(1) //循環(huán)掃描顯示{datepro_V;display_V;datepro_A;display_A;}}ADC0809子程序#ifndef ADC0809_H #define ADC0809_H #defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitST=P3^0;sbitEOC=P3^1;sbitOE=P3^2;sbitADDA=P2^2;//sbitADDB=P0^1;//sbitADDC=P0^2;sbitALE=P3^3;sbitCLK=P3^7;sbitKEY=P3^6;uchartab_V[5];uchartab_A[5];/********************************************************ADC0809〔12M〕********************************************************/voiddelay_adc(uintz){uinti,j;for(i=z;i>0;i--)for(j=120;j>0;j--);}/*********************************************************51T1500khz******************************************************/voidInit_ADC0809(void){TMOD=0x20; // 2TH1=(255-250); // TL1=(255-250);EA=1; // 總中斷開ET1=1; //1TR1=1; // 1ST=0; //初始化ADC0809OE=0;ALE=0;}/*************************************************ADC0809**************************************************/ucharADC_V{uchartemp_V=0;ST=0;ADDA=0; //A,B,C//ADDB=0;//ADDC=0;ST=0;//ST=0；ST=1;ST=0;產(chǎn)生一個(gè)正選脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換ALE=1;//ST=1;//ST=1;ALE=0;//ST=0;//ST=0;delay_adc(2);if(EOC==0)OE=1;//假設(shè)轉(zhuǎn)換完畢，OE1ADC0809讀取數(shù)據(jù)temp_V=P1;delay_adc(2);OE=0;//OE0”returntemp_V;}/************電壓值轉(zhuǎn)換*****************/voiddatepro_V(void){floatdat_V,tem_V;dat_V=ADC_V; //取出二進(jìn)制碼tem_V=dat_V/255*5*4*100; //100以上〕的電壓值〕

//這里測(cè)量電壓0~20v〔電阻使用兩個(gè)//平均分壓出5v〔可依據(jù)此方法測(cè)量其他范圍tab_V[0]=((int)tem_V)/1000+0x30;//數(shù)值十位tab_V[1]=((int)tem_V)%1000/100+0x30;// 數(shù)值十位tab_V[2]=0x2e; // tab_V[3]=((int)tem_V)%100/10+0x30; // 小數(shù)點(diǎn)后兩位〔0.01v〕tab_V[4]=((int)tem_V)%10+0x30;tab_V[5]=0x56;if(tab_V[0]==0x30){tab_V[0]=0x20;}}

////字符“V”//推斷十位是否為“00”不顯示/*************************************************電路已經(jīng)把對(duì)電流的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)電壓的側(cè)量ADC0809**************************************************/ucharADC_A{uchartemp_A=0;ST=0;ADDA=1; //A,B,C// ADDB=0;// ADDC=0;ST=0;ALE=1;ST=1;ALE=0;ST=0;delay_adc(2);

//ST=0；ST=1;ST=0;產(chǎn)生一個(gè)正選脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換////ST=1;////ST=0;if(EOC==1)OE=1; // 假設(shè)轉(zhuǎn)換完畢，OE1ADC0809temp_A=P1;delay_adc(2);OE=0; //OE0”returntemp_A;}/*******************************************讀取溫度將測(cè)電流轉(zhuǎn)換為測(cè)電壓后測(cè)得的電壓值重轉(zhuǎn)換為電流值********************************************/voiddatepro_A(void){floatdat_A,tem_A;dat_A=ADC_V; //取出二進(jìn)制碼if((dat_A/255*5)>=3.5)復(fù)后合上

//3.7Aelse

KEY=1;KEY=0;tem_A=dat_A/255*5*100;十倍電壓〕電阻將電流轉(zhuǎn)換為電壓壓)

//100//3.7A，//使用一個(gè)5/3.7=1.35〔取0.1歐后經(jīng)過放大器放大//1.35ADC08090~5v//將測(cè)得的電壓除以電阻就會(huì)得出電流值tab_A[0]=((int)tem_A)%1000/100+0x30;// 數(shù)值個(gè)位tab_A[1]=0x2e; // tab_A[2]=((int)tem_A)%100/10+0x30; // 小數(shù)點(diǎn)后兩位〔0.01v〕tab_A[3]=((int)tem_A)%10+0x30;//tab_A[4]=0x41;//字符“A”//if(tab_A[0]==0x30){tab_A[0]=0x20;}//推斷十位是否為“00”不顯示}/***********中斷函數(shù)*****************/voidtime(void)interrupt3{CLK=~CLK;}#endifLCD1602顯示驅(qū)動(dòng)程序#ifndef 1602_H #define 1602_H #defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineLCDP0sbitRS=P2^5;sbitRW=P2^6;sbitEN=P2^7;voiddelayms(uintz);voidInit_1602(void);voidcheck_busy(void);voidwrite_com(ucharcom);voidwrite_dat(uchardat);/********************z毫秒