2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽A題設(shè)計(jì)報(bào)告

.生電子設(shè)計(jì)大賽論文本科組】本作品是基于被廣泛應(yīng)用在小功率及各種電子設(shè)備領(lǐng)域的開關(guān)電源而設(shè)計(jì)定壓輸出，定比分流stractThiscircuitdesignisbasedonthewidelyusedinsmallpowerandavarietyofelectronicequipmentinthefieldofswitchingpowersupply.Itisadesignofswitchpowersupplyinparallelsystem,canprovide8Vconstantvoltage.Anditspowercanreach16Watt.Atthesametime,itcanaccordingtotherequirementsofthetwocurrentproportionaldistribution.Itusesavoltagesourcetocontroltheoutputvoltage,acurrentsourcecompensatingcurrentmethod,thevoltageacrosstheloadandthecurrentthroughtheloadcontrol.rdelpowersupplyconstantvoltageoutputfixedratioivision 1 結(jié)論 13 .1．設(shè)計(jì)任務(wù)(或設(shè)計(jì)題目)與要求(或技術(shù)指標(biāo))1．1設(shè)計(jì)任務(wù)(見附錄1)標(biāo)(見附錄1)2．方案比較與論證源電路控制方案比較：通過(guò)反饋使輸出電壓UO能夠穩(wěn)定為8V作為恒壓源；另一路開關(guān)電源，通過(guò)采工作過(guò)程為：電路接通后電壓源穩(wěn)定輸出為8V，通過(guò)鍵盤輸入給單片機(jī)信RRRRRR指定電流)，另一個(gè)開關(guān)電源設(shè)計(jì)工作在恒流模塊。由恒流模塊控制補(bǔ)償使IOIR104控制兩路MOS管交替案一(圖2)。護(hù)方案比較：.n負(fù)載LM2596MAX4172跟隨放大n負(fù)載LM2596MAX4172跟隨放大，LMLM該系統(tǒng)由兩個(gè)開關(guān)電源并聯(lián)而成，其中一個(gè)電源做電壓源穩(wěn)定電壓，另一個(gè)電源做電流源補(bǔ)償電流(如圖3)。芯片主干穩(wěn)壓芯片選用LM2596，它自帶路中調(diào)節(jié)負(fù)載電阻值，使IO達(dá)到指定值，保持電壓源不變，單片機(jī)根據(jù)所需比例如：所需IO=1A，比例I1:I2=1:1，則通過(guò)單片機(jī)給MAX4217的SI管.V用，輸3．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).CIN---470μF/35VCOUT----220μF/35VR1----1KD1----5A/40VIN5825L1---68μHC3----可以不焊地，輸出端對(duì)地電壓進(jìn)行二次放大，放大系數(shù)為10，通過(guò)電位器對(duì)采樣信號(hào)進(jìn).K.V統(tǒng)能夠穩(wěn)V路的效率．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)耗的特點(diǎn)，應(yīng)用先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，具有獨(dú)立鎖它的外設(shè)具有兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)從機(jī)模式的SPI串行接口。可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)，支持片路搭建。為查詢與所需電流相配的電阻值，在單片機(jī)中建表，excel擬合曲線如.所以設(shè)置以下程序流程(如圖8)。YN流源NNYNY.NYNYNYNY塊：：NN等于1.5AYNN模塊： 模塊Y出ininoo.5．3測(cè)試結(jié)果(基本要求測(cè)試)(1)系統(tǒng)額定工作狀態(tài)系統(tǒng)輸出電壓即負(fù)載兩端電壓UO=8.01V系統(tǒng)輸出電流即負(fù)載上的電流IO=4.01A輸出功率P=IOUO=32.1W(2)額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率UIUUIUIII額定輸出功率工作狀態(tài)下，系統(tǒng)輸入電壓UI=24.0V系統(tǒng)輸入電流II=1,61AUIUIUIUIII(3)穩(wěn)定輸出電壓為8V，輸出電流之和IO=1.0A，按I1:I2=1:1定比分流(記UI=24.0VII=0.43AOUOOIO1I12I2II誤差I(lǐng)2誤差006%00.5%00.5%VA情況下，可以保證支(4)穩(wěn)定輸出電壓為8V，輸出電流之和IO=1.5A，按I1:I2=1:2定比分流(記UI=24.0VII=0.63AOUOOIO1I12I2II誤差I(lǐng)2誤差0%00%00%輸出與電流比抽樣測(cè)試表輸入電壓UI=24.0V，輸出電壓UO=8.0VIO(A)I1(A)I2(A)Iin(A)21:182423:142:3200218.4:12171:1600421296．系統(tǒng)電路存在的不足和改進(jìn)的方向與結(jié)論波。.并聯(lián)供電系統(tǒng)(見圖1)。(2)額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于60%。(3)調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個(gè)模塊輸出電流之和(4)調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個(gè)模塊輸出電流之和發(fā)揮部分(1)調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使負(fù)載電流IO在1.5~3.5A.UOV模塊輸出電流之和IO(3)額定輸出功率工作狀態(tài)下，進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)效率?！?.2A的偏差)。(5)其他。..includemainh"/*--------------------------DEFINITION---------------------------*/unsignedcharcur;unsignedchartable[200]={003,010,022,030,38,045,053,060,063,69,073,076,82,87,0,103,106,110,112,115,120,122,124,126,128,131,33,136,138,139,141,143,145,147,150,151,152,154,156,157,159,61,162,163,165,166,167,169,170,171,172,173,174,175,177,78,179,180,181,182,183,183,184,185,186,187,188,188,189,90,190,191,192,192,193,194,194,195,195,196,196,197,198,98,199,199,200,201,201,202,202,203,203,203,204,204,205,05,206,206,206,207,207,207,208,208,209,209,209,210,210,10,211,211,211,212,212,212,213,213,213,213,214,214,214,15,215,215,215,216,216,216,217,217,217,217,218,218,218,18,218,219,219,219,219,220,220,220,220,220,221,221,221,21,222,222,222,222,222,223,223,223,223,223,223,224,224,24,224,224,225,225,225,225,225,225,225,226,226,226,226,26,226,227,227,227,227,227,227,228,228,228,228,228,228*228,229,229,229,229,229,229,229,229,230,230,230,230,230,30,230,230,231*/};voidSetVariableunsignedcharcur);unsignedintcaiyang(void);/*---------------------------FUNCTIONS----------------------------*//voidmainvoid){}******************************************************************************voidSystemInitvoid){ortInitHDAInit();/steppingmotorinit();MCUCR0x00;EICRAx0;//extendedextintsEIMSKx00;TIMSKx;//timer0interruptsourcesTIMSKx;//timer1interruptsourcesTIMSKx;//timer2interruptsourcesPCMSK0=0x00;//pinchangemask0PCMSK1=0x00;//pinchangemask1PCMSK2=0x00;//pinchangemask2PCICRx00;//pinchangeenablePRR0x00;//powercontrollernableinterrupts}******************************************************************************voidSystemStartvoid){/cur=GetAndDisplayData(0,3);/SetVariable(cur);unsignedcharnum=0,i=0,a,b,key=0,flag=0;unsignedintEvoltage1,Ecurrent;unsignedlongcount=0;Delayms);while){EvoltagecaiyangEcurrentEvoltage1/100;EcurrentEcurrent/109-40;whileEcurrent440){DDRD<<3);PORTD1<<3);eEvoltagecaiyangEcurrentEvoltage1/100;EcurrentEcurrent/109-40;}key{seEvoltagecaiyangEcurrentEvoltage1/100;EcurrentEcurrent/109-40;fEcurrent{}keyGetAndDisplayData0,0);break;case1:EvoltagecaiyangEcurrentEvoltage2/100;EcurrentEcurrent/109-40;fEcurrent{PORTD1<<3);tEvoltagecaiyangEcurrentEvoltage1/100;EcurrentEcurrent/109-40;numEcurrenta/(a+b);DisplayData3,Ecurrent);ifEcurrentlenumifEcurrent&(Ecurrent<300))lenumfEcurrentnumDelayms);}ab=GetAndDisplayData(0,0);DisplayData7,a);DisplayData6,0);DisplayData,5,b);}}{bleEvoltagecaiyangEcurrentEvoltage1/100;EcurrentEcurrent/109-40;t}break;}}}voidSetVariableunsignedcharcur)MCPnumcur9;unsignedintcaiyang(void){unsignedintvoltage,i=0,Evoltage=0;foriii+){voltagemega8_ad0();oltagevoltage}EvoltageEvoltagereturnEvoltage;}LM6單片穩(wěn)壓芯片MAX72高端電流放大器LMN4路運(yùn)放集成芯片MCP010數(shù)字電位器470u,104電容KKK0K電阻K感.現(xiàn)代開關(guān)電源有兩種：一種是直流開關(guān)電源；另一種是交流開關(guān)電源。開關(guān)電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)這里主要介紹的只是直流開關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源(粗電)，如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓(精電)。直流開關(guān)電源的核心是DC/DC轉(zhuǎn)換器。因此直流開關(guān)電源的分類是依賴DC/DC轉(zhuǎn)換器DCDC，DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類基本上就是直流開關(guān)電源的分類。直流DC/DC轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類：一類是有隔離的稱為隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器；另一類是沒有隔離的稱為非隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個(gè)數(shù)來(lái)分類。單管的DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式(Forward)和反激式(Flyback)兩種。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換器有雙管正激式(DoubleTransistorForwardConverter)，雙管反激式(DoubleTransistrFlybackConverter)、推挽式(Push-PullConverter)和半橋式(Half-BridgeConverter)四種。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器就是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器(Full-BridgeConverter)。非隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，按有源功率器件的個(gè)數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類。開關(guān)電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單管DC/DC轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式(Buck)DC/DC轉(zhuǎn)換器，升壓式(Boost)DC/DCDC/DC轉(zhuǎn)換器和SEPICDC/DC轉(zhuǎn)換器。在這六種單管DC/DC轉(zhuǎn)換器中，Buck和.Boost式DC/DC轉(zhuǎn)換器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC轉(zhuǎn)換器是從中派生出來(lái)的。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換器有雙管串接的升壓式(Buck-Boost)DC/DC轉(zhuǎn)換器。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器常用的是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器(Full-BridgeConverter)。隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器在實(shí)現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時(shí)，通常采用變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于變壓器具有變壓的功能，所以有利于擴(kuò)大轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)用范圍，也便于實(shí)現(xiàn)不同電壓的多路輸出，或相同電壓的多種輸出。在功率開關(guān)管的電壓和電流定額相同時(shí)，轉(zhuǎn)換器的輸出功率通常與所用開關(guān)管的數(shù)量成正比。所以開關(guān)管數(shù)越多，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出功率越大，四管式比兩管式輸出功率大一倍，單管式輸出功率只有四管式的1/4。非隔離式轉(zhuǎn)換器與隔離式轉(zhuǎn)換器的組合，可以得到單個(gè)轉(zhuǎn)換器所不具備的一些特按能量的傳輸來(lái)分，DC/DC轉(zhuǎn)換器有單向傳輸和雙向傳輸兩種。具有雙向傳輸功能的DC/DC轉(zhuǎn)換器，既可以從電源側(cè)向負(fù)載側(cè)傳輸功率，也可以從負(fù)載側(cè)向電源側(cè)傳輸功率。DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以分為自激式和他控式。借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管自持周期性開關(guān)的轉(zhuǎn)換器，叫做自激式轉(zhuǎn)換器，如洛耶爾(Royer)轉(zhuǎn)換器就是一種典型的推挽自激式轉(zhuǎn)換器。他控式DC/DC轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)器件控制信號(hào)，是由外部專門的控制電路產(chǎn)生的。按照開關(guān)管的開關(guān)條件，DC/DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(guān)(HardSwitching)開關(guān)電源和軟開關(guān)(SoftSwitching)兩種。硬開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件是在承受電壓或流過(guò)電流的情況下，開通或關(guān)斷電路的，因此在開通或關(guān)斷過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生較大的交疊損耗，即所謂的開關(guān)損耗(Switchingloss)。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時(shí)開關(guān)損耗也是一定的，而且開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗越大，同時(shí)在開關(guān)過(guò)程中還會(huì)激起電路分布電感和寄生電容的振蕩，帶.DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)管，在開通或關(guān)斷過(guò)程中，或是加于其上的電壓為零，