DC-DC開關電源設計

DC-DC三、電路設計方案選擇DC-DC模塊DC-DC模塊式將輸入的直流電壓轉換為另始終流電壓，而設計要求是將24vDC降壓型電路。方案一：使用隔離式的PWM〔脈寬調制〕把握高頻開關變壓器。該調整率的，電源效率低。lm2596-adj，LM2596開關電壓調整器是降壓型電源治理單片集成電路，能夠輸出3A的驅動電和固定頻率發(fā)生器，開關頻率為150KHz。負載調整率高，能夠輸出小于37V的可調電壓，使用便利，且體積小。比照兩個方案，電路使用方案二。監(jiān)測顯示模塊成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。有共陰，共陽兩種。方案二：使用液晶顯示屏lcd1602，16021602假設干個5X7或者假設干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點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1602的引腳直接操作。電流電壓采樣模塊8位的adc0809片。轉換速度快，轉換精度高。方案二：使用8位的adc0804一路模擬量輸入，操作簡潔，體積小，且便利電路的設計，但是該芯片只能一路模擬量輸入。綜合兩者的比較，本試驗選用adc0809。四、各個模塊分析電壓轉換模塊lm2596dc-dc3A的負載力氣。主要元件介紹LM2596夠輸出3A的驅動電流，同時具有很好的線性和負載調整特性。固定輸出版本有3.3V、5V、12V37V的各種電壓。該器件內部集成頻率補償和固定頻率發(fā)生器，開關頻率為150KHz由于該器件只需4LM2596的使用，極大地簡化了開關電源電路的設計。該器件還有其他一些特點：在特定的輸入電壓和輸出負載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在±4%的范圍內，振蕩頻率誤差在±15%的范圍內；可以用僅80μA的待機電流，實現外部斷電；具〔一個兩級降頻限流保護和一個在特別狀況下斷電的過溫完全保護電路〕參數計算輸出電壓的計算〔R22R4，R5的選擇〕參數Vout=3~18VVref=1.23vVd=0.5vVsat=1.16vF=150KHZVin=24V1%1kR4R22依據公式V

RV OUT

REF R1當vout=18v，R22=13.634k 當vout=3v，R22=1.439k則去R22=20K,R5=1.5K,電感的選擇依據公式，代入相應數值求得，再比照電壓調整器的電氣特性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合設計要求和指標電壓轉換模塊，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，這里選IN5822.。測量與顯示模塊電路關心電源由于設計要求不能外接供電電源，所以電路的關心電源由自己設計供給，電路還是使用電壓調整器調整輸出穩(wěn)定的5v，參數的計算依據上述計算方法求得。STC89C52RCSTC89C52RC單片機是一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。主要特性如下：1.增加型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以意8051.805148MHz用戶應用程序空間為8K字節(jié)512RAMP0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。IS〔在系統(tǒng)可編程/IA〔在應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，數秒即可完成一片EEPROM功能9.具有看門狗功能316位定時器/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，還可用定時器軟件實現多個UART單片機的復位電路在單片機啟動0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為，這是時候在單片機啟動0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為，這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0VRST當按鍵按下的時候，開關導通，這個時候電容兩端形成了一個回路，0.1S內，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。單片機系統(tǒng)自動復位。單片機時鐘電路單片機晶振是單片機內部電路產生單片機所需的時鐘頻率的部令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振供給的時鐘頻率。這里電路使用12M晶振供單片機時鐘頻率。ADADC0809ADC0809是8位逐次靠近型A/D轉換器，是目前應用比較廣A/D轉換芯片之一。管腳介紹IN7～IN0——模擬量輸入通道地址狀態(tài)送入地址鎖存器中?！D換啟動信號。START上升沿時，復ADC0809；START下降沿時啟動芯片，開頭進展A/D轉換；在A/D轉換期間，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——時鐘信號。ADC0809的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界供給，因此有時鐘信號引腳。通常使 用頻率為500KHz的時鐘信號EOC——轉換完畢信號。EOC=0,正在進展轉換；EOC=1,斷懇求信號使用。D7～D0——數據輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數據線直接相連。D0為最低位，D7為最高OE——輸出允許信號。用于把握三態(tài)輸出鎖存器向單片機+5V電源。Vref——參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進展比較+5V(Vref(+)=+5V,Vref(-)=-5V).使用adc0809對電源輸出的模擬量電壓和電流轉換為能夠顯示DC-DC開關電源的實時監(jiān)測把握。電壓采集電路檢測電壓是通過使用四個一樣阻值為10K的電阻串聯平均分壓再使用adc0809lcd1602上。電流采集電路檢測電流是通過使用一個0.1lｍ358對電壓十倍〔放大倍數＝(R15+R14)/R14〕放大后輸入adc0809轉化為數字量，經過單lcd1602上。監(jiān)測的顯示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整端，接正電源時比照度最10K的電位器調整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電尋常選擇數據存放器、低電尋常選擇指令存放器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電尋常進展讀操作，低電尋常進展寫操作。當RS和R/W共同為低電尋?？梢詫懭胫噶罨蛘唢@示RS為低電平R/WRS為高電R/W為低電尋常可以寫入數據。第6腳：E端為使能端，當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：背光源負極。指令介紹1602液晶模塊的讀寫操作，屏幕和光標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：光標和顯示位置設置I/D，光標移動方向，高電平右移，低電平表示無效。指令4：顯示開關把握。D：把握整體的顯示開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示。C:把握光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標B：把握光標是否閃耀，高電平閃耀，低電平不閃耀。指令5：光標或顯示移位S/C：高電尋常顯示移動的文字，低電尋常移動光標指令6：功能設置命令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：低電5X75X10的顯示字符。7：字符發(fā)生器RAM8：DDRAM地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址BF：忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或數據，假設為低電平表示不忙。用把信息顯示到液晶上時直接調用液晶子程序即可。過流保護模塊來保護繼電器。將繼電器一端接電源輸出端，一端接負載，通過STC89C52程序把握繼電器的斷開吸合實現過流保護和恢復，當監(jiān)測到電源轉換電路消滅過流時軟件把握斷開繼電器從而斷開電源的輸出，當監(jiān)測到電流恢復到正常范圍時繼電器吸合，電路恢復正常。五、程序設計程序流程圖六、監(jiān)測電路仿真軟件調試的主要任務是排查錯誤，錯誤主要包括規(guī)律和功能錯Proteus軟件可以對基于微把握器的設計連同全部的四周電子器件一起仿真，用戶甚至可以實時承受諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設模型來對設計進展交互仿真。Proteus支持8051AVRPICHC11Z80等等。Proteus可以完成單片機系統(tǒng)原理圖電路繪制、PCBkeil4試。仿真結果與分析仿真圖誤差分析標準電壓/V測量電壓/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轉換電路參數測試與誤差分析1.測試數據負載調整率測試負載調整率負載調整率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輸出可調電壓：V；輸出電流： A；DC-DC變換器的效率:%)過流保護功能：動作電流>=3.50A；過給定的根本設計指標，尤其是效率的提高有效地保證電源的牢靠調整率均得到提高。八、設計總結本次設計，有一些功能，我們沒有很好的實現，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。通過本次設計大賽，我們學到了很多我們在課堂上學不到的實的作用。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{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;產生一個正選脈沖啟動轉換ALE=1;//ST=1;//ST=1;ALE=0;//ST=0;//ST=0;delay_adc(2);if(EOC==0)OE=1;//假設轉換完畢，OE1ADC0809讀取數據temp_V=P1;delay_adc(2);OE=0;//OE0”returntemp_V;}/************電壓值轉換*****************/voiddatepro_V(void){floatdat_V,tem_V;dat_V=ADC_V; //取出二進制碼tem_V=dat_V/255*5*4*100; //100以上〕的電壓值〕

//這里測量電壓0~20v〔電阻使用兩個//平均分壓出5v〔可依據此方法測量其他范圍tab_V[0]=((int)tem_V)/1000+0x30;//數值十位tab_V[1]=((int)tem_V)%1000/100+0x30;// 數值十位tab_V[2]=0x2e; // tab_V[3]=((int)tem_V)%100/10+0x30; // 小數點后兩位〔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/*************************************************電路已經把對電流的測量轉換為對電壓的側量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;產生一個正選脈沖啟動轉換////ST=1;////ST=0;if(EOC==1)OE=1; // 假設轉換完畢，OE1ADC0809temp_A=P1;delay_adc(2);OE=0; //OE0”returntemp_A;}/*******************************************讀取溫度將測電流轉換為測電壓后測得的電壓值重轉換為電流值********************************************/voiddatepro_A(void){floatdat_A,tem_A;dat_A=ADC_V; //取出二進制碼if((dat_A/255*5)>=3.5)復后合上

//3.7Aelse

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

//100//3.7A，//使用一個5/3.7=1.35〔取0.1歐后經過放大器放大//1.35ADC08090~5v//將測得的電壓除以電阻就會得出電流值tab_A[0]=((int)tem_A)%1000/100+0x30;// 數值個位tab_A[1]=0x2e; // tab_A[2]=((int)tem_A)%100/10+0x30; // 小數點后兩位〔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*****************/voidtime(void)interrupt3{CLK=~CLK;}#endifLCD1602顯示驅動程序#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