開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)

1、iii宜賓學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng) 二級(jí)學(xué)院 物理與電子信息學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 學(xué)生姓名 孫星 學(xué) 號(hào) 080305046 年級(jí) 2008 指導(dǎo)教師 甘德成 職稱 講師 教務(wù)處制表2012 年 4 月 15 日目錄摘要iiiabstractiv第一章 緒論11.1選題意義及目的11.2設(shè)計(jì)任務(wù)11.3設(shè)計(jì)要求21.3.1基本要求21.3.2 發(fā)揮部分要求2第二章 本系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證32.1.1 dc-dc變換器方案論證32.1.2均流控制方法及實(shí)現(xiàn)方案32.1.3 系統(tǒng)整體框圖42.2.理論分析與參數(shù)計(jì)

2、算42.2.1 dc-dc變換器穩(wěn)壓方法42.2.2 電流電壓檢測分析與計(jì)算52.2.3 均流方法的分析62.2.4 過流保護(hù)及自恢復(fù)分析6第三章 硬件電路設(shè)計(jì)73.1 dc-dc電路設(shè)計(jì)73.2電流采集電路設(shè)計(jì)83.3 輔助供電模塊設(shè)計(jì)8第四章 軟件設(shè)計(jì)部分94.1 iar for 430 簡介94.2軟件流程圖9第五章 系統(tǒng)測試115.1 主要元器件115.2 測試方法115.3 測試儀器清單115.4負(fù)載調(diào)整額定功率測試125.5系統(tǒng)效率測試125.6 4a均流測試125.7 任意比分流點(diǎn)測試135.8過流保護(hù)及自動(dòng)自恢復(fù)功能135.9其它功能測試135.10 誤差分析13第六章 總體結(jié)

3、論14致謝15參考文獻(xiàn)16附錄17控制程序17摘要本設(shè)計(jì)采用超低功耗單片機(jī)msp430f247為主要控制核心部件，應(yīng)用同步buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為高效率的dc-dc變換；設(shè)計(jì)并制作了開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)。應(yīng)用amscs原理和ecm控制模式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均流控制；使用電流并聯(lián)監(jiān)視器件ina194作為電流檢測；使用高效率tps5430芯片設(shè)計(jì)輔助電源。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在500ma-4a范圍內(nèi)可自動(dòng)分配或者手動(dòng)任意預(yù)制兩路dc-dc模塊的電流比大小并顯示相關(guān)參數(shù)。系統(tǒng)元件少，性價(jià)比高、系統(tǒng)效率高達(dá)85%以上、很好的完成了基本部分和發(fā)揮部分的要求，本設(shè)計(jì)獲得全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽國家一等獎(jiǎng)。關(guān)鍵字：msp430f

4、247；amscs；ecm；動(dòng)態(tài)均流；效率；abstractthis design uses the low power consumption mcu, msp430f247 ,as the main control the core part and uses the application of synchronous buck topology structure as high efficiency of the dc-dc transform .the design is made up of the switch power supply module parallel powe

5、r supply system and uses amscs principle and ecm control model to achieve dynamic all flow control. the design uses current parallel surveillance devices, ina194, as electric current detection and successfully uses a high efficiency chip, tps5430, to design auxiliary power supply. finally the design

6、 realized that current can be set range from 500 ma to 4 a automatically or manually arbitrary distribution prefabricated a dc-dc module of the current size ,and can display related parameters. the system is consist of less component, higher performance price ratio, especially the system efficiency

7、is as high as 85% above. so the system accomplished the basic part and the expression part successfully. key word: msp430f247; amscs; ecm; dynamic all flow; efficiency;iii宜賓學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒論1.1選題意義及目的隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,電源技術(shù)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī) 、工業(yè)儀器儀表 、軍事 、航天等領(lǐng)域,涉及到國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè) 。各種電子裝置對(duì)電源功率的要求越來越高,對(duì)電流的要求也越來越大,開關(guān)電源向更大

8、功率方向發(fā)展 。研制各種各樣的大功率 、高性能的開關(guān)電源成為趨勢 。但受構(gòu)成電源模塊的半導(dǎo)體功率器件,磁性材料等自身性能的影響,單個(gè)開關(guān)電源模塊的最大輸出功率只有幾千瓦,但實(shí)際應(yīng)用中往往需用幾百千瓦以上的開關(guān)電源為系統(tǒng)供電 。因此,大功率電源系統(tǒng)需要用若干臺(tái)開關(guān)電源并聯(lián)運(yùn)行,以滿足負(fù)載功率的要求 。同時(shí)考慮分布式與集中式電源系統(tǒng)相比所具有的優(yōu)點(diǎn),具體采用分布式電源系統(tǒng)供電 。這樣每個(gè)變換器只處理較小功率,降低了應(yīng)力,還可以應(yīng)用冗余技術(shù),提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并且使用場合不受限制,根據(jù)需要組合,方便靈活 。其容量可以任意擴(kuò)展 。同時(shí)可將模塊的開關(guān)頻率提高到兆赫級(jí),從而提高模塊的功率密度使電源系統(tǒng)的

9、體積 、重量下降 ?？芍^一舉多得 。由于大功率電源負(fù)載需求的增加以及分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展開關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)的重要性也日益電流,的關(guān)鍵 。在本次設(shè)計(jì)中，電子測量技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用，以及模擬/數(shù)字信號(hào)處理等的多種學(xué)科技術(shù)知識(shí)的綜合運(yùn)用。通過本設(shè)計(jì)，提高本專業(yè)各學(xué)科綜合知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力，與此同時(shí)也提高自身的分析能力與實(shí)際動(dòng)手能力，增強(qiáng)自身對(duì)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、系統(tǒng)性、及全面性的理解。通過此次設(shè)計(jì)，能較好的掌握硬件電路的設(shè)計(jì)的工作流程，進(jìn)一步體會(huì)匯編語言與c語言編寫程序的優(yōu)缺點(diǎn)。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)由兩個(gè)額定輸出功率均為16w的8v dc/dc模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)如下圖1-1所示。圖1-1 設(shè)

10、計(jì)任務(wù)1.3設(shè)計(jì)要求1.3.1基本要求(1) 調(diào)整負(fù)載電阻至額定輸出功率輸出狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓(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，使兩個(gè)模塊輸出流之和io=1.0a,且按i1：i2=1：1模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)絕對(duì)值不大于5%。(4) 調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓，使兩個(gè)模塊輸出電流之和io=1.5a,且按i1：i2=1：2模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)絕對(duì)值不大于5%。 1.3.2 發(fā)揮部分要求 （1）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓，使負(fù)載電流io在1.5-3.5a之間變化時(shí)，兩個(gè)模塊的輸出電流可

11、在(0.5-2.0)范圍內(nèi)按指定的比例自動(dòng)分配，每個(gè)模塊的輸出電流相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于2%。 （2）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓，使兩個(gè)模塊輸出電流之和io=4.0a且按i1：i2=1：1模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于2%。 （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。（4）具有負(fù)載短路保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)工作，保護(hù)閾值電流為4.5a 。第二章 本系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證2.1.1 dc-dc變換器方案論證【方案一】：采用異步buck變換器，該拓樸結(jié)構(gòu)簡單，只需對(duì)一個(gè)開關(guān)管進(jìn)行控制，因此控制思路非常簡單。但由于在大電流時(shí)，異步buck電路中的續(xù)

12、流二極和開關(guān)管的功耗增加，成為電路中的主要功耗，這會(huì)使電路工作在大電流時(shí)的效率降低,故不采用此種結(jié)構(gòu)?！痉桨付浚翰捎谜な阶儞Q器，該變換器為隔離型電路，通過變壓器將輸出與輸入進(jìn)行電氣隔離，其控制方法與方案一類似。但由于變壓器繞制過程復(fù)雜且會(huì)使電路系統(tǒng)效率降低。對(duì)于輸出為8v的電壓的電源系統(tǒng)，隔離問題并不是設(shè)計(jì)中的主要問題，因而變壓器的優(yōu)點(diǎn)在該系統(tǒng)中并未充分的體現(xiàn)，還會(huì)大大增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本，故也未采用此方案。【方案三】：采用同步buck變換器，由于采用mos代替異步buck電路中的續(xù)流二極管，因此在低壓大電流中的其效率非常高。此電路雖要控制兩個(gè)mos管，但采用一片浮柵驅(qū)動(dòng)就可以當(dāng)作一個(gè)管子來

13、控制，所以控制也很簡單。根據(jù)上述的比較以及結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，我們選用方案三。2.1.2均流控制方法及實(shí)現(xiàn)方案【方案一】：并聯(lián)強(qiáng)迫均流。利用監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)均流，由監(jiān)控模塊獲得所有并聯(lián)模塊的平均電流值，再通過軟件計(jì)算，用并聯(lián)平均電流值與模塊電流值進(jìn)行比較，比較后的結(jié)果用來補(bǔ)償電壓基準(zhǔn)，調(diào)整模塊電壓，使模塊電流值與系統(tǒng)平均值電流相同。此方案易于實(shí)現(xiàn),均流精度高，但其瞬態(tài)響應(yīng)較差,調(diào)節(jié)時(shí)間長?！痉桨付浚哼\(yùn)放反饋均流。主電路通過電壓反饋穩(wěn)定輸出電壓，從電路通過運(yùn)放檢測主從兩路的電壓差控制輸出電壓，使得兩路壓差為零，從而達(dá)到了均流的目的。該方案的實(shí)現(xiàn)與運(yùn)放的參數(shù)有關(guān)，運(yùn)放反饋回路的電容、電阻不好匹配?！?/p>

14、方案三】：用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均流。通過單片機(jī)實(shí)時(shí)采集兩路dc-dc模塊的電流和負(fù)載電壓，然后通過內(nèi)環(huán)電流外環(huán)電壓，軟件模擬硬件最大值均流的算法控制兩路dc-dc模塊pwm波形的占空比來調(diào)節(jié)電流。該方案優(yōu)點(diǎn)控制精度高、外圍電路簡單，用軟件模擬硬件，成本低，整個(gè)系統(tǒng)的效率高。根據(jù)上述三種方案的比較結(jié)合題目的控制要求最終選擇方案三實(shí)現(xiàn)均流控制。2.1.3 系統(tǒng)整體框圖圖2-1 系統(tǒng)整體框圖該系統(tǒng)的工作原理是單片機(jī)產(chǎn)生兩路pwm控制兩個(gè)dcdc模塊，采用電壓反饋電路實(shí)現(xiàn)了電壓的實(shí)時(shí)采集控制單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生相應(yīng)占空比的pwm波形穩(wěn)定輸出電壓；該系統(tǒng)應(yīng)用amscs原理和ecm控制模式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均流控制實(shí)現(xiàn)了

15、電流任意比的設(shè)置與顯示。2.2.理論分析與參數(shù)計(jì)算2.2.1 dc-dc變換器穩(wěn)壓方法本系統(tǒng)采用同步整流技術(shù)實(shí)現(xiàn)了dc-dc變換器，在連續(xù)電流輸出的模式下，其輸出-輸入電壓變換比為：d為輸出pwm的占空比，由此式2-1可以求得輸出pwm的占空比單片機(jī)通過電壓反饋回路采集輸出電壓的大小然后通過算法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)占空比使輸出電壓穩(wěn)定在8v0.4的范圍內(nèi)。為了保證精確控制電感量的計(jì)算，計(jì)算公式如下：-輸入電壓，uo-輸出電壓,io-輸出電流，-開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間。由上式可得經(jīng)過驗(yàn)證電感值取575uh。2.2.2 電流電壓檢測分析與計(jì)算系統(tǒng)使用單片機(jī)自帶的12位a/d,根據(jù)a/d轉(zhuǎn)換器的分辨率公式有，分辨率為v

16、ref-單片機(jī)供電電壓，n-ad位數(shù)，可見內(nèi)置a/d完全可以滿足設(shè)計(jì)的需求。2.2.2.1 電壓檢測該系統(tǒng)的電壓檢測比較簡單，只需一個(gè)電阻分壓網(wǎng)便可實(shí)現(xiàn)。其原理圖如圖2-2，采樣電壓vo如下：圖2-2 電阻分壓網(wǎng)絡(luò)2.2.2.2 電流檢測根據(jù)系統(tǒng)的均流方案的要求，需對(duì)兩路dc-dc模塊中的電流分別進(jìn)行采集。由于兩路dc-dc模塊是并聯(lián)連接，所以只能采用高測的方式來檢測電流。這種方式不但克服了低測方式只能測出兩路dc-dc模塊總電流的缺點(diǎn)，還避免了系統(tǒng)中的數(shù)字部分的高頻噪聲對(duì)電流檢測的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因?yàn)閿?shù)字電路在0和1間切換，導(dǎo)至電流是動(dòng)態(tài)的，這將在地平面上形成高頻噪聲，從而影響模擬部

17、分的精度。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，在輸出端的電流檢測點(diǎn)有8v的共模電壓，所以采用的電流檢測運(yùn)放的共模輸入電壓范圍必須大于24v。這里可采用差分放大器opa2234或?qū)Ｓ秒娏鳈z測器ina194，他們的共模輸入電壓范圍都大于8v。但要使opa2234的共模輸入電壓范圍大于8v，opa2234的供電電壓必須大于8v，而且當(dāng)采用12v供電時(shí)，線性度在采樣電壓的兩極限值附近變壞。然而ina194是專用的電流臨測器，在5v供電時(shí)共模輸入電壓范圍高達(dá)80v,還可以避免在調(diào)試過程中因輸出電壓升高而燒壞芯片。此外，它的瞬態(tài)響應(yīng)快，特別適合閉環(huán)系統(tǒng)中的快速檢測。所以在此選用ina194。2.2.3 均流方法的分析本系統(tǒng)

18、的均流是通過軟件模擬硬件實(shí)現(xiàn)最大值均流法，充分利用了ecm（外置控制器模式）易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交叉處理和amscs（最大值均流技術(shù)）的優(yōu)點(diǎn)。在硬件最大值均流法中，一般用一個(gè)二極管把各路電流與均流母線上的電流進(jìn)行比較，從而選最大電流，這種方式的優(yōu)點(diǎn)響應(yīng)迅速，但缺點(diǎn)是分流比固定，缺乏靈活性。本系統(tǒng)采用的ecm方式，克服了這樣的不足，能靈活地實(shí)現(xiàn)任意分流比。系統(tǒng)采用msp430f247作為控制核心，內(nèi)置的adc12分別對(duì)a路、b路電流和輸出負(fù)載電壓u進(jìn)行采集。通過軟件代替硬件方式中的二極管，選擇出最大流，并通過msp430f247內(nèi)置的timera產(chǎn)生相應(yīng)的pwm去控制相應(yīng)buck中的浮柵驅(qū)動(dòng)器。pwm的

19、占空比可通過軟件任意設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)任意比分流。2.2.4 過流保護(hù)及自恢復(fù)分析單片機(jī)實(shí)時(shí)采集輸出電流的大小,然后與過流保護(hù)閾值比較，當(dāng)采集的電流大于電流閾值時(shí)，單片機(jī)停止輸出pwm使dc-dc模塊停止工作，然后以一定時(shí)間間隔采用試觸法采集輸出電流，當(dāng)采集的電流低于閾值電流，則單片機(jī)按上電時(shí)刻設(shè)定的占空比輸出pwm使dc-dc重新工作。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 dc-dc電路設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)高效率的dc-dc轉(zhuǎn)換，本模塊采用同步整流技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高效率的dc-dc轉(zhuǎn)換。該模塊電路采用mos管驅(qū)動(dòng)芯片irf21094驅(qū)動(dòng)同步半橋，半橋輸出端通過選擇合適的電容，電感構(gòu)成的lc低通濾波器實(shí)現(xiàn)了dc-dc的轉(zhuǎn)

20、換，此種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制簡單，原理通俗易懂，經(jīng)過多方論證該電路的轉(zhuǎn)換效率高滿足本設(shè)計(jì)的要求，該模塊電路中一路dc-dc變換器原理圖如圖3-1所示。圖3-1 dc-dc同步buck變換電路原理圖3.2電流采集電路設(shè)計(jì)在電流檢測模塊中，使用兩個(gè)阻值為10毫歐的分流器串入兩路dc-dc模塊，通過電流并聯(lián)監(jiān)視器ina194采集分流器兩端的電壓。根據(jù)同步buck開關(guān)電源輸出電流的特點(diǎn)，采集得的電流即為電感電流，而電感電流為三角波電流，通過分流器和ina194放大后的電壓為三角波電壓，不能直接供給單片機(jī)采集。因此在ina194放大器后用一個(gè)10uf的鉭電容的rc濾波器對(duì)其進(jìn)行濾波，把三角波電壓濾成直流電壓。為

21、了避免濾波器的幅頻特性影響電流采集的線性度，所以在濾波器后面用一個(gè)電壓跟隨器進(jìn)行阻抗匹配，再供給單片機(jī)進(jìn)行采樣。電壓跟隨器選用5v單電源供電運(yùn)算放大器tlc272。該電流采集任意一路的電路原理圖如圖3-2所示。圖3-2 電流采集電路圖3.3 輔助供電模塊設(shè)計(jì)該輔助供電模塊采用高效率的電源管理芯片tps5430設(shè)計(jì)并制作了兩路供電模塊為系統(tǒng)的外圍模塊供電，該芯片輸入電壓范圍寬，效率高，可達(dá)90%以上。電路原理簡單，效率高，該芯片通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)4腳電壓的大小從而調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。其典型應(yīng)用電路的如圖3-3所示。圖3-3 tps5430典型接線圖第四章 軟件設(shè)計(jì)部分4.1 iar for

22、430 簡介iar systems是全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務(wù)的供應(yīng)商。公司成立于1983年，迄今已有27年，提供的產(chǎn)品和服務(wù)涉及到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和測試的每一個(gè)階段，包括：帶有c/c+編譯器和調(diào)試器的集成開發(fā)環(huán)境(ide)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和中間件、開發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機(jī)建模工具。國內(nèi)普及的msp430開發(fā)軟件種內(nèi)不多，主要有iar公司的embedded workbench for msp430（簡稱為ew430）和aq430。目前iar的用戶居多。iar ew430軟件提供了工程管理，程序編輯，代碼下載，調(diào)試等所有功能。并且軟件界面和操作方法與iar ew for arm

23、等開發(fā)軟件一致。因此，學(xué)會(huì)了iar ew430，就可以很順利地過渡到另一種新處理器的開發(fā)工作。現(xiàn)在iar的最新版本為v5.10版，不過本文主要是以v4.11版講解。各個(gè)版本之間差異不大。掌握了v4.11，別的版本也能很快上手。 4.2軟件流程圖msp430f247采用16m晶振，執(zhí)行速度快，從而滿足了閉環(huán)系統(tǒng)快速響應(yīng)的需求。當(dāng)采得的a路電流大于b路電流時(shí)，用msp430f247產(chǎn)生的一路pwm去控制a路同步buck電路，根據(jù)反饋的負(fù)載電壓恒定輸出電壓uo，然后用msp430f247產(chǎn)生的另一路pwm去控制b路同步buck電路，使a、b兩路的電流達(dá)到對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系。反之，當(dāng)b路電流大于a路電流時(shí)

24、，與上面的控制方式一樣。這樣通過動(dòng)態(tài)尋找兩路輸出電流的最大電流的一路電路，來實(shí)現(xiàn)恒定輸出電壓；動(dòng)態(tài)尋找它們輸出電流最小電流的一路來實(shí)現(xiàn)按相應(yīng)比例的分流。由于在前面的動(dòng)態(tài)跟蹤過程中，兩路的占空比會(huì)同時(shí)出現(xiàn)過大或過小，使輸出電壓偏離8v過大，所以在此還加入了大流占空比的控制。把輸出總電流分成三個(gè)檔位：高電流（大于1.3a)、中電流（0.7至1.3a)、低電流（小于0.7a)。分別對(duì)這三個(gè)檔位的最大占空比和最小占空比的限制，從而使輸出穩(wěn)定在8v。具體程序流程圖如下圖4-1所示：圖4-1 軟件流程圖第五章 系統(tǒng)測試5.1 主要元器件表5-1主要元器件元件名稱型號(hào)數(shù)量單片機(jī)msp430f2471浮柵驅(qū)動(dòng)

25、ir210942運(yùn)放tlc2722n溝道m(xù)os管irf32054電流并聯(lián)監(jiān)視器ina19425.2 測試方法24vdcdc-dc同步buck結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)dc-dc同步buck結(jié)構(gòu)aaavv負(fù)載a圖5-1測試框圖5.3 測試儀器清單這次我們整個(gè)測試用到的儀器有：表5-2測試儀器清單序號(hào)儀器名稱型號(hào)指標(biāo)1雙蹤示波器riglo ds1102d100mhz帶寬 1gs/s采樣率2滑動(dòng)變阻器200r/5a200r/5a3數(shù)字萬用表rigol dm30686位半4數(shù)字萬用表my633位半5直流穩(wěn)壓電源uni-t utg9065c0-32.5v/3a5.4負(fù)載調(diào)整額定功率測試測試條件：uin=24v，負(fù)載由1k

26、減少到2表5-3：負(fù)載調(diào)整率負(fù)載r()100050010050201052電壓u(v)8.138.138.118.148.138.128.138.14從表5-3中可以看出，看出我們實(shí)測uo最大為0.14v，題目要求輸出uo為8v，相對(duì)誤差io不超過0.4v，所以完全達(dá)到題目要求。5.5系統(tǒng)效率測試測試條件：uin=24v、輸出電壓uo=8.13v左右 、輸出電流io=4a。表5-4系統(tǒng)效率測試輸入電壓為輸入電流輸出電壓輸出電流輸入功率輸出功率效率24v1595ma8.13v4010ma38.28w32.6w85.2%24v1625ma8.14v4280ma39.00w34.84w89.3%24

27、.1v1560ma8.12v3990ma37.59w32.4w86.2%24v1580ma8.14v3980ma37.92w32.39w85.4%23.9v1570ma8.12v4050ma37.82w32.88w86.9%從表5-4可以看出系統(tǒng)效率在85.2%以上，根據(jù)題目的要求60%以上，我們大大提高整個(gè)系統(tǒng)的效率.且較好的完成的發(fā)揮部分的要求。5.6 4a均流測試 表5-5均流偏差測試實(shí)測輸出電壓a路電流b路電流電流之比（i1:i2）總電流8.14v2.007a2.013a1:14.020a8.13v2.015a2.025a1:14.040a8.14v2.020a2.025a1:14.0

28、45a8.12v2.010a2.020a1:14.030a8.14v2.010a1.996a1:14.006a從表5-5中可以看出,在調(diào)整負(fù)載電阻狀態(tài)下，電流在4a處滿足題目要求按照1:1分配，題目要求相對(duì)誤差在2%（40ma）范圍內(nèi)，我們測試結(jié)果最大相對(duì)誤差為7ma完全達(dá)到題目要求。5.7 任意比分流點(diǎn)測試 表5-6任意比分流測試分流比設(shè)定實(shí)測輸出電壓（v）a路電流實(shí)際值(a)a路電流理論值(a)a路相對(duì)絕對(duì)誤差b路實(shí)際電流(a)b路電流理論值(a)b路相對(duì)絕對(duì)誤差總電流(a)1:38.130.4100.41250.0061.2351.23750.0021.653:58.130.6810.6

29、90.0131.1501.150.0001.844:18.141.9982.0000.0020.5020.5000.0022.502:38.111.1001.1480.0411.761.7220.0222.875:48.121.9201.9110.0041.5181.5290.0073.44從表5-6中可以看出，任意分流比時(shí)，各路相對(duì)誤差絕對(duì)值在0到2.2%之間。而題目的要求是在5%的范圍內(nèi)，我們較好的完成了題目的要求。5.8過流保護(hù)及自動(dòng)自恢復(fù)功能表5-7過流保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)是否能實(shí)現(xiàn)負(fù)載短路保護(hù)及自恢復(fù)功能實(shí)測保護(hù)閥值電流能4.5a能4.35a能4.4a能4.55a能4.38a 從表5-7可

30、以看出，我們實(shí)現(xiàn)了4.5a左右的過流保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)功能，完成了題目的要求。5.9其它功能測試表5-8其他功能測試功能一具有過流聲光報(bào)警功能二lcd顯示和按鍵選擇是否進(jìn)入低功耗模式功能三超低紋波系數(shù)（4a的工作狀態(tài)紋波為4mv左右） 從表5-8可以看出，我們在較好的完成了題目的基本部分和發(fā)揮部分之外，還另外增加了以上三種實(shí)用的其他功能。5.10 誤差分析我們測量的誤差主要來源是電磁干擾，由于測試場地有許多電腦和儀器使用開關(guān)電源，電磁噪聲很大，采樣電路的限流器與電路板的接觸不好，電阻的精度不高等，并且測量儀表類型很多且精度不夠高，人為讀數(shù)存在誤差，測量的數(shù)據(jù)達(dá)不到理論計(jì)算值，但是我們通過多次測量去

31、平均把誤差降低到最小。第六章 總體結(jié)論 通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高了對(duì)本專業(yè)各個(gè)學(xué)科綜合知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力，提高了實(shí)際動(dòng)手能力，提高了自身的科學(xué)性、系統(tǒng)性、及全面性的綜合設(shè)計(jì)素質(zhì)，并且較好的掌握了硬件開發(fā)的工作流程及步驟。本設(shè)計(jì)采用更少的元件，更低成本實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓，均流，過流保護(hù)自恢復(fù)等功能，通過巧妙的模擬電路設(shè)計(jì)，在輸出電流相對(duì)誤差等方面達(dá)到了指標(biāo)要求，特別是85%以上的供電系統(tǒng)效率遠(yuǎn)超過了基本部分的指標(biāo)，設(shè)計(jì)中所選的器件均具有相當(dāng)高的性價(jià)比，如msp430f247，ir21094浮柵驅(qū)動(dòng)器，相當(dāng)于傳統(tǒng)方案，本作品更經(jīng)濟(jì)簡潔，實(shí)用性更強(qiáng)。由于時(shí)間限制，開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)還有一些不足，需要進(jìn)

32、一步完善，也可以進(jìn)行部分功能擴(kuò)展。在此提出一些建議：1.系統(tǒng)利用的是單片機(jī)控制核心，由于受單片機(jī)類型的影響（如：運(yùn)算速度等不夠）另外在pcb的布局上做改進(jìn)（考慮電磁兼容等），用dsp作為本系統(tǒng)的控制核心這樣對(duì)精度和穩(wěn)定度會(huì)有進(jìn)一步的提高。2.可以用紅外遙控來控制本系統(tǒng)3.修改程序可以任意設(shè)置過流保護(hù)的上限制由于作者水平有限，在設(shè)計(jì)上難免有考慮不周之處，希望大家提出寶貴意見，并批評(píng)指正。謝謝！致謝在論文完成之際，首先要感謝我的指導(dǎo)老師甘德成老師。再本文從前期的選題，到最后論文的完成，都是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下進(jìn)行的。甘老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。他不僅在學(xué)習(xí)給了我很多幫助和啟發(fā)，而且讓我學(xué)

33、會(huì)了做事、做學(xué)問的態(tài)度和方法，將使我終身受益。在此，向指導(dǎo)老師甘德成老師表示衷心的感謝和深深的敬意！再次要感謝學(xué)校給我們提供這么好的一個(gè)培訓(xùn)環(huán)境，在為期兩個(gè)多月的培訓(xùn)中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了，尤其要強(qiáng)烈感謝幫助過我的張雪平老師和李慶老師，他對(duì)我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助我們在設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的改進(jìn)，另外，在校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。最后在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最中心的感謝，同時(shí)感謝各位授課老師，在我學(xué)習(xí)期間，正是你們孜孜不倦的教誨使我能夠順利完成學(xué)業(yè)，你們的潛移默化使我在這四年的學(xué)習(xí)生涯中積累了一筆寶貴的

34、財(cái)富，這將使我在今后的學(xué)習(xí)工作中受益終生。感謝我的同學(xué)、感謝我的家人和朋友，在我求學(xué)的過程中，給予我莫大的支持和幫助，沒有你們就沒有我今天的收獲和成果。在本論文撰寫過程中，參考并引用了許多作者的文獻(xiàn)，他們的研究成果給了我極大的幫助和啟迪，在此謹(jǐn)表示衷心的感謝！向在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)本論文進(jìn)行評(píng)審及評(píng)閱的各位專家表示衷心的感謝！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 2006年2江思敏，姚鵬翼 編著：pcb設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社2010-103 張占松，蔡宣三 開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì) 電子工業(yè)出版社 2002年4 abraham l.pressman 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 電子工業(yè)出版社

35、 2005年5 李愛文 現(xiàn)代通信基礎(chǔ)開關(guān)電源的原理和設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社 2001年6 高吉湘 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)系列教程 電子工業(yè)出版社 2007年7（美）sanjaya maniktala 著，王志強(qiáng)等譯 精通開關(guān)電源設(shè)計(jì)人民郵電 2008年09月 8（美）普利斯曼 著，莫瑞 著，王志強(qiáng) 等譯 開關(guān)電源設(shè)計(jì)電子工業(yè)出版社 2010-6-19 王水平 開關(guān)穩(wěn)壓電源原理設(shè)計(jì)及實(shí)用電路(修訂版) 西安電子科技大學(xué)出版社; 第1版 (2005年10月1日)10 王志強(qiáng)等譯 開關(guān)電源設(shè)計(jì)與優(yōu)化電子工業(yè)出版社 2006-12-111 馬尼克塔拉(sanjaya maniktala) 開關(guān)電源故障診

36、斷與排除 人民郵電出版社 2010-10-27 12(英國)布朗 譯者：徐德鴻 等 開關(guān)電源設(shè)計(jì)指南(原書第2版)機(jī)械工業(yè)出版社2008-9-0113張占松主編 開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)（修訂版） 電子工業(yè)出版社 2004-09-0114 李智奇msp430系列超低功耗單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì) 西安電子科技大學(xué)出版社 200815 曹磊msp430單片機(jī)c程序設(shè)計(jì)與實(shí)踐 北京航空航天大學(xué)出版社 2007秦龍msp430單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例 中國電力出版社 200516 秦龍 msp430單片機(jī)c語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講 電子工業(yè)出版社 200617 沈建華 楊艷琴 翟驍曙 msp43系列16位超

37、低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用 清華大學(xué)出版社 2004年附錄控制程序1.main函數(shù)程序#include msp430x24x.h#include keypad.h#include cry12864.h#include functions.h#include menu.h#include init_430.h#include key_contorl_disp.h#include init_adc12.h#include pwm.hvoid main( void ) / stop watchdog timer to prevent time out reset wdtctl = wdtpw + wdt

38、hold; initsys_times();/系統(tǒng)時(shí)鐘初始化 init_pi(); /ocp_dir;/關(guān)閉過流 /ocp_closed; pwm_init(); /init_key2(); /鍵盤初始化,中斷 init_key1(); /鍵盤初始化,掃描 ini_lcd(); /12864初始化 clear_gdram(); menuinitialation(); /菜單初始化 init_adc12(); _eint();/ while(1) key_event();/如果用中斷方式就把此句屏蔽了 / key_contorl_disp(); if(adc_flag=1) adc12data_

39、process(); adc_flag=0; 2.keypad.h#include#ifndef _keypad_h#define _keypad_h/*px 高4位接上啦電阻端 上拉電阻 1 + + + + 2 + + + + 3 + + + + px.0 px.1 px.2 px.3 px.4 px.5 px.6 px.74 + + + + | | | | | | | | 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 */#define px_dir p2dir#define px_out p2out#define px_in p2in#define px_sel p2sel#defin

40、e px_ie p2ie#define px_ifg p2ifg#define px_ies p2iesunsigned char key_num=1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,11,12,13,14,15,16;/設(shè)置鍵盤邏輯鍵值與程序計(jì)算鍵值的映射unsigned char key_flag; /按鍵是否被釋放標(biāo)志 1-是 0-否unsigned char key_val; /存儲(chǔ)鍵值/*函數(shù)名稱： init_key1功 能：掃描方式鍵盤的初始化參 數(shù)：無返回值 ：無*/void init_key1(void) /初始化矩陣鍵盤 px_dir=0x0f; /高四位輸入,低四位輸出

41、 px_out=0x0f; /低四位輸出全為一 key_flag=0; /無鍵釋放 key_val=0; /初始默認(rèn)為0/*函數(shù)名稱：check_key功 能：掃描鍵盤的io端口，獲得鍵值參 數(shù)：無返回值 ：無*/void check_key(void) /檢測是否有鍵按下 unsigned char row,col,tmp1,tmp2; for(row=0;row4;row+) /掃描行 tmp1 = 0x01; tmp1=row; px_out=0x0f; px_out-=tmp1; /p1.0p1.3輸出四位中有一個(gè)為0 if(px_in&0xf0)0xf0) /是否p1in的p1.4p

42、1.7中有一位為0 for(col=0;col4;col+) /循環(huán)掃描列 tmp2 = 0x10; tmp2=col; if(px_in&tmp2)=0x00) /是否是該行,等于0為是 key_val=key_numrow*4+col; return; /獲得鍵值，并退出循環(huán) /*函數(shù)名稱：delay_key功 能：延時(shí)約15ms，完成消抖功能參 數(shù)：無返回值 ：無*/void delay_key(unsigned long scan_time) /鍵盤延時(shí)時(shí)間i*5+6個(gè)時(shí)鐘周期(8m0.125us)(10ms80000,15ms120000) while(scan_time-);/*函

43、數(shù)名稱：key_event功 能：檢測按鍵，并獲取鍵值參 數(shù)：無返回值 ：無*/void key_event(void) px_out =0x00;/ 設(shè)置p1out全為0，等待按鍵輸入 if (px_in & 0xf0) 0xf0) /如果有鍵按下 delay_key(60000); /延時(shí)消抖 if (px_in & 0xf0) 0xf0) /如果有鍵按下 check_key(); / 調(diào)用check_key(),獲取鍵值 while(px_in & 0xf0)!= 0xf0); /如果按鍵已經(jīng)釋放 key_flag = 1; / 設(shè)置key_flag標(biāo)識(shí) /*函數(shù)名稱： init_key

44、2功 能：中斷方式鍵盤的初始化參 數(shù)：無返回值 ：無*/void init_key2() px_sel=0x00;/選擇i0方式 px_dir=0x0f;/選擇高四位輸入,低四位輸出 px_out &= 0xf0;/低四位為零輸出 while(px_ifg!=0x00)px_ifg=0x00; px_ies |= 0xf0;/下降沿觸發(fā) px_ie=0xf0;/選擇高四位中斷功能 key_flag = 0; key_val = 0;/*函數(shù)名稱： 鍵盤中斷功 能：參 數(shù)：無返回值 ：無*/#pragma vector=port2_vector_interrupt void port2() px

45、_ifg=0x00; key_event(); #endif3. cry12864.h程序#include typedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;/*與msp430f149接口有關(guān)的宏定義*/#define lcd_datain p5dir=0x00 /數(shù)據(jù)口方向設(shè)置為輸入#define lcd_dataout p5dir=0xff /數(shù)據(jù)口方向設(shè)置為輸出#define lcd2mcu_data p5in#define mcu2lcd_data p5out#define lcd_cmdout p3dir|=bit0+bit1

46、+bit2+bit3 /p3口的低五位設(shè)置為輸出bit0+#define lcd_rs_h p3out|=bit0 /p3.0 指令寄存器#define lcd_rs_l p3out&=bit0 /p3.0 數(shù)據(jù)寄存器#define lcd_rw_h p3out|=bit1 /p3.1 讀#define lcd_rw_l p3out&=bit1 /p3.1 寫#define lcd_en_h p3out|=bit2 /p3.2 使能#define lcd_en_l p3out&=bit2 /p3.2#define lcd_ret_h p3out|=bit3 #define lcd_ret_l p3out&=bit3 /lcd復(fù)位/#define lcd_psb_h p6out|=bit4 /并行傳送