程控DCDC升壓電源

1、程控DCDC升壓電源摘要DC/DC變換器是將一種直流電壓變換為另一種所需的直流電壓（固定或可調(diào)） 。這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于計(jì) 算機(jī)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、 工業(yè)儀器儀表、 軍事、航天等領(lǐng)域， 涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)中，變換器還需要符合上述領(lǐng)域 的安全標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)是基于 Lm2577 集成芯片的升壓電源，5V輸入，6V到12V輸出，把“低壓電源”變?yōu)椤案邏弘娫础保?具有“低進(jìn)高出”的作用。在規(guī)定輸出范圍內(nèi)，效率可以達(dá) 到 70%以上，具有較高的轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而滿(mǎn)足人們?nèi)粘Ｉ?中需要把低壓直流電源轉(zhuǎn)化為高壓電源的需求。關(guān)鍵詞lm2577、升壓電源、效率中圖分類(lèi)號(hào)： TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

2、 1 009-91 4X (2017)14-0297-02AbstractDC-DC converter is one DC voltage is transformed into another DC voltage required (fixed or adjustable ).This technology is widely used in computer ， office automation equipment ， industrial instrumentation ， military ， aerospace and other fields related to natio

3、nal economy sectors ， the converter also need to meet safety standards in these areas.This design is based on Lm2577 booster power integratedchips， 5 v input ， 6 v to 12 v output ， the low power into high power ， have the effect that low into higher. Within the scope prescribed output ， the efficien

4、cy can reach above 85%， with high conversion efficiency ， and satisfy people in daily life need to convert low voltage dc power supply into the demand of high voltage power supply.Key wordslm2577 ， booster power supply ， efficiency1. 背景與意義 當(dāng)今時(shí)代，電作為一種不可或缺的能源，無(wú)處不在。生 活中大多數(shù)穩(wěn)壓電源都是由高壓穩(wěn)成低壓，但有些時(shí)候需要 把低壓轉(zhuǎn)為高壓。

5、例如：一些都市白領(lǐng)在開(kāi)車(chē)的時(shí)候筆記本 沒(méi)?了，這時(shí)如果可以把汽車(chē)電瓶電源經(jīng)過(guò)升壓得到筆記本 所需的電源電壓，進(jìn)而為筆記本充電，這樣就可以在開(kāi)車(chē)的 時(shí)候充電，必然會(huì)為快節(jié)奏的都市白領(lǐng)節(jié)省不少寶貴的時(shí)間。2. 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與主要模塊2.1 方案設(shè)計(jì)采用MC9S12XS128單片機(jī)作控制電路作控制電路，驅(qū)動(dòng)LCD顯示輸出電壓，同時(shí)改變數(shù)字電位器的輸出電阻，以調(diào) 整輸出電壓。LM2577T-ADJ升壓芯片構(gòu)成 DC/DC電源核心部 分（圖 1 ）。2.2 升壓模塊采用 Lm2577 集成升壓芯片，該方案簡(jiǎn)單可靠，性能穩(wěn)定，LM2577T-ADJ升壓芯片構(gòu)成 DC/DC電源核心部分。2.3 顯示器模塊使

6、用LCD顯示。LCD具有輕薄短小，可視面積大，方便 的顯示漢字?jǐn)?shù)字，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，功耗小，設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)單，且用 12864 串行接法會(huì)大大簡(jiǎn)化電路。2.4 鍵盤(pán)模塊 采用獨(dú)立式按鍵電路，每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 接口 線(xiàn)，每個(gè) I/O 口的工作狀態(tài)互不影響，此類(lèi)鍵盤(pán)采用端口直 接掃描方式。電壓值步進(jìn)步減調(diào)整，實(shí)際需要的按鍵只有四個(gè)。2.5 控制器模塊 考慮低功耗的單片機(jī)，在保證高精度計(jì)算能力的前提下 盡量降低功耗，本作品采用Freescale XS128芯片，該芯片是Freescale公司開(kāi)發(fā)的16位單片機(jī)，除此之外 MC9S12XS128 把 CPU、RAM、ROM 以及 I/O

7、口統(tǒng)統(tǒng)集成在一個(gè)電路芯片 中，一個(gè)完整的最小系統(tǒng)必須包括這幾個(gè)部分：供電電路、 時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、串口通信端口和 BDM 接口。3. 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件由以下四個(gè)部分組成：DC/DC升壓電路，降壓電路，顯示電路，繼電器開(kāi)關(guān)電路。3.1 降壓電路LM2596 降壓電路：電路圖如圖 2所示如圖 2 所示：有 Vo=Vref（ 1+R2/R1） 當(dāng) Vref=1.23V 有R2=R1（ Vo/Vref-1 ）其中Vref為DC/DC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器內(nèi)部自帶 的基準(zhǔn)電壓或者用戶(hù)外接的基準(zhǔn)電壓，R1、R2構(gòu)成輸出電壓采樣電路， 用于設(shè)置輸出電壓的大小。 當(dāng)輸出電壓 Vout 因負(fù) 載變化而變化時(shí)，反饋電壓Vf

8、也隨著變化，DC/DC穩(wěn)壓器內(nèi)部的控制電路根據(jù)反饋電壓Vf （采樣電壓）與Vref差值的大小來(lái)適當(dāng)調(diào)整功率變換電路的控制參數(shù)（如 PWM 的占空 比等），使輸出電壓穩(wěn)定在一個(gè)固定的值， 達(dá)到穩(wěn)壓的目的。本設(shè)計(jì)要求的輸出電流較大。一般的 7805 穩(wěn)壓電路根 本就不能實(shí)現(xiàn)。最終方案采用基于 LM2596的DC-DC模塊來(lái) 實(shí)現(xiàn)降壓。3.2 升壓電路（圖 3） 利用BOOST變換器升壓原理，將5V電壓升高到12V。 輸出電壓計(jì)算公式： Vout=1.23V*（1+R1/R2）圖中 R1 為數(shù)字電位器，單片機(jī)控制其阻值大小來(lái)改變輸出 電壓。 LM2577的2腳（FEED-BACK為反饋取樣電壓輸入引

9、 腳，與R1、R2構(gòu)成閉環(huán)反饋網(wǎng)絡(luò)來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。 LM2577的1腳（COMP）接補(bǔ)償電容與補(bǔ)償電阻。3.3 控制電路MC9S12XS128單片機(jī)作主控制芯片， 同時(shí)用24C02記 憶芯片實(shí)現(xiàn)斷電輸出電壓數(shù)據(jù)不丟失功能，IIC總線(xiàn)與單片機(jī)連接數(shù)字電位器采用 MCP41010，為256抽頭線(xiàn)性調(diào)節(jié)數(shù) 字電位器，SPI總線(xiàn)與單片機(jī)連接，阻值調(diào)節(jié)范圍為0-10K,有足夠高的精度滿(mǎn)足電路的需要（圖4）。3.4 LCD顯示電路為了節(jié)省引腳以及保證電路的簡(jiǎn)潔性，采用 12864串行 接法（圖 5）。3.5 繼電器開(kāi)關(guān)電路（圖 6）原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過(guò)三極管的開(kāi)關(guān)來(lái)控制繼電器的吸合， 當(dāng)單片機(jī)的引腳輸出低電平

10、的時(shí)候，三極管導(dǎo)通，繼電器吸 合；當(dāng)單片機(jī)的這個(gè)引腳高電平時(shí)，三極管截止，繼電器斷 開(kāi)，從而起到開(kāi)關(guān)的作用。4. 測(cè)試結(jié)果4.1 輸出電壓范圍測(cè)試測(cè)試條件：空載按“+”鍵電壓可調(diào)至+10.5V，按“-”鍵電壓可調(diào)至6.0V。測(cè)試符合要求（表 1 ）。4.2 電流顯示準(zhǔn)確性測(cè)試測(cè)試條件：輸出電壓為 9V調(diào)節(jié)負(fù)載，在輸出電流分別為 0.3A、0.5A、0.7A、1A時(shí)，測(cè)量電流顯示值與實(shí)際值的差異。經(jīng)測(cè)試誤差不大。輸出電流的最大值達(dá) 1.2A。4.3 電源效率測(cè)試根據(jù)公式P=UI=IA2R=UA2/R計(jì)算，在電源輸入電路和輸 出電路中斷開(kāi)電路，將萬(wàn)用表串入電路測(cè)量電流，或者在干 路中串聯(lián) 1 歐姆

11、的采樣電阻，測(cè)量電壓，并聯(lián)在電路中測(cè)量 輸入和輸出電壓效率 n =Uolo （輸出功率）/Uili （輸入功率）測(cè)試條件：輸出電壓 9V,負(fù)載電流1A （表2）4.4 紋波電壓測(cè)試測(cè)試條件：輸出電壓為 9V，輸出電流為1A 用交流毫伏表并接在輸出電壓兩端測(cè)得（表3）4.5 過(guò)流保護(hù)功能測(cè)試在電壓輸出電路中，串接 2A 的自恢復(fù)保險(xiǎn)，當(dāng)線(xiàn)路發(fā) 生短路或過(guò)載時(shí)，流經(jīng)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的大電流產(chǎn)生的熱量使 聚合樹(shù)脂融化，體積迅速增長(zhǎng)，形成高阻狀態(tài)，工作電流迅 速減小，從而對(duì)電路進(jìn)行限制和保護(hù)。故障排除后，自恢復(fù) 保險(xiǎn)絲重新冷卻結(jié)晶，體積收縮，導(dǎo)電粒子重新形成導(dǎo)電通 路，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲恢復(fù)為低阻狀態(tài)， 從而完成對(duì)電路的保護(hù)， 無(wú)須人工更換。5. 結(jié)語(yǔ)本系統(tǒng)以MC9S12XS128單片機(jī)為核心部件，改變 MCP41010數(shù)字電位器的阻值實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。在系統(tǒng)設(shè)計(jì) 過(guò)程中，力求硬件電路參數(shù)合理，線(xiàn)路簡(jiǎn)單，發(fā)揮軟件編程 靈活的特點(diǎn)，通過(guò)多次調(diào)試，不斷提高系統(tǒng)的精度和電流的穩(wěn)定性，來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。該系統(tǒng)還有許多值得改進(jìn) 的地方，會(huì)進(jìn)一步研究。參考資料1 戴和權(quán)，陳月敏 . 程控 DC/DC 升壓電源設(shè)計(jì)報(bào) 告.2 郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程一入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)、拓展全攻略 .