DC-DC开关电源设计

DC-DC三、电路设计方案选择DC-DC模块DC-DC模块式将输入的直流电压转换为另始终流电压，而设计要求是将24vDC降压型电路。方案一：使用隔离式的PWM〔脉宽调制〕把握高频开关变压器。该调整率的，电源效率低。lm2596-adj，LM2596开关电压调整器是降压型电源治理单片集成电路，能够输出3A的驱动电和固定频率发生器，开关频率为150KHz。负载调整率高，能够输出小于37V的可调电压，使用便利，且体积小。比照两个方案，电路使用方案二。监测显示模块成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。有共阴，共阳两种。方案二：使用液晶显示屏lcd1602，16021602假设干个5X7或者假设干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显了字符间距和行间距的作用。比较两种方案将选用方案二，lcd1602操作简洁，可以直接对1602的引脚直接操作。电流电压采样模块8位的adc0809片。转换速度快，转换精度高。方案二：使用8位的adc0804一路模拟量输入，操作简洁，体积小，且便利电路的设计，但是该芯片只能一路模拟量输入。综合两者的比较，本试验选用adc0809。四、各个模块分析电压转换模块lm2596dc-dc3A的负载力气。主要元件介绍LM2596够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调整特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V37V的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz由于该器件只需4LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4%的范围内，振荡频率误差在±15%的范围内；可以用仅80μA的待机电流，实现外部断电；具〔一个两级降频限流保护和一个在特别状况下断电的过温完全保护电路〕参数计算输出电压的计算〔R22R4，R5的选择〕参数Vout=3~18VVref=1.23vVd=0.5vVsat=1.16vF=150KHZVin=24V1%1kR4R22依据公式V

RV OUT

REF R1当vout=18v，R22=13.634k 当vout=3v，R22=1.439k则去R22=20K,R5=1.5K,电感的选择依据公式，代入相应数值求得，再比照电压调整器的电气特性V

V VV ) OUT D

(vs)IN

SAT

V V VIN SAT

150KHZ47uh输入输出电容的选择器外围元件的选择方法结合设计要求和指标电压转换模块，输入电容 470uf/35v,输出电容220uf/35v。吸纳二极管的选择1.3倍，1.25倍，有较快的恢复，这里选IN5822.。测量与显示模块电路关心电源由于设计要求不能外接供电电源，所以电路的关心电源由自己设计供给，电路还是使用电压调整器调整输出稳定的5v，参数的计算依据上述计算方法求得。STC89C52RCSTC89C52RC单片机是一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。主要特性如下：1.增加型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以意8051.805148MHz用户应用程序空间为8K字节512RAMP0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。IS〔在系统可编程/IA〔在应用可编程需专用仿真器，可通过串口〔RxD/P3.0,TxD/P3.1〕直接下载用户程序，数秒即可完成一片EEPROM功能9.具有看门狗功能316位定时器/T0、T1、T2外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒通用异步串行口〔UAR，还可用定时器软件实现多个UART单片机的复位电路在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为，这是时候在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为，这是时候10K电阻两端的电压接近于0VRST当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，0.1S内，从5V释放到变为了1.5V10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。单片机时钟电路单片机晶振是单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率的部令的执行都是建立在单片机晶振供给的时钟频率。这里电路使用12M晶振供单片机时钟频率。ADADC0809ADC0809是8位逐次靠近型A/D转换器，是目前应用比较广A/D转换芯片之一。管脚介绍IN7～IN0——模拟量输入通道地址状态送入地址锁存器中。——转换启动信号。START上升沿时，复ADC0809；START下降沿时启动芯片，开头进展A/D转换；在A/D转换期间，STARTST.A、B、C——地址线。通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，ADDA，ADDBADDC。CLK——时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界供给，因此有时钟信号引脚。通常使 用频率为500KHz的时钟信号EOC——转换完毕信号。EOC=0,正在进展转换；EOC=1,断恳求信号使用。D7～D0——数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高OE——输出允许信号。用于把握三态输出锁存器向单片机+5V电源。Vref——参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进展比较+5V(Vref(+)=+5V,Vref(-)=-5V).使用adc0809对电源输出的模拟量电压和电流转换为能够显示DC-DC开关电源的实时监测把握。电压采集电路检测电压是通过使用四个一样阻值为10K的电阻串联平均分压再使用adc0809lcd1602上。电流采集电路检测电流是通过使用一个0.1lｍ358对电压十倍〔放大倍数＝(R15+R14)/R14〕放大后输入adc0809转化为数字量，经过单lcd1602上。监测的显示LCD1602引脚功能介绍1脚：VSS为地电源。2脚：VDD5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器比照度调整端，接正电源时比照度最10K的电位器调整比照度。第4脚：RS为存放器选择，高电寻常选择数据存放器、低电寻常选择指令存放器。第5脚：R/W为读写信号线，高电寻常进展读操作，低电寻常进展写操作。当RS和R/W共同为低电寻常可以写入指令或者显示RS为低电平R/WRS为高电R/W为低电寻常可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电寻常，液晶模块执行命令。15脚：背光源正极。16脚：背光源负极。指令介绍1602液晶模块的读写操作，屏幕和光标的操作都是通过指令编〔1为高电平，0为低电平〕01H00H2：00H指令3：光标和显示位置设置I/D，光标移动方向，高电平右移，低电平表示无效。指令4：显示开关把握。D：把握整体的显示开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。C:把握光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：把握光标是否闪耀，高电平闪耀，低电平不闪耀。指令5：光标或显示移位S/C：高电寻常显示移动的文字，低电寻常移动光标指令6：功能设置命令DL：高电寻常为4位总线，低电寻常为8位总线N：低电寻常为单行显示，高电寻常为双行显示，F：低电5X75X10的显示字符。7：字符发生器RAM8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址BF：忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数据，假设为低电平表示不忙。用把信息显示到液晶上时直接调用液晶子程序即可。过流保护模块来保护继电器。将继电器一端接电源输出端，一端接负载，通过STC89C52程序把握继电器的断开吸合实现过流保护和恢复，当监测到电源转换电路消灭过流时软件把握断开继电器从而断开电源的输出，当监测到电流恢复到正常范围时继电器吸合，电路恢复正常。五、程序设计程序流程图六、监测电路仿真软件调试的主要任务是排查错误，错误主要包括规律和功能错Proteus软件可以对基于微把握器的设计连同全部的四周电子器件一起仿真，用户甚至可以实时承受诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进展交互仿真。Proteus支持8051AVRPICHC11Z80等等。Proteus可以完成单片机系统原理图电路绘制、PCBkeil4试。仿真结果与分析仿真图误差分析标准电压/V测量电压/V确定误差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转换电路参数测试与误差分析1.测试数据负载调整率测试负载调整率负载调整率I〔A〕OU〔V〕OS(%)I0.13.302VU=12V21.09%13.266V2.5输出纹波电压输入电压(V)输入电压(V)输出电压(V)输出电流(A)纹波〔mv〕24121.524122.5输出可调电压：V；输出电流： A；DC-DC变换器的效率:%)过流保护功能：动作电流>=3.50A；过给定的根本设计指标，尤其是效率的提高有效地保证电源的牢靠调整率均得到提高。八、设计总结本次设计，有一些功能，我们没有很好的实现，比方我们感觉我们的输出效率还有提高的空间，还有我们的输出局部还不是很稳有限，以及硬件方面的问题。通过本次设计大赛，我们学到了很多我们在课堂上学不到的实的作用。附件：程序#include<reg51.h>#include“intrins.h“#include“ADC0809.h“#include“1602.h“#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodestr1[]=“ V/Adisplay“;/************将电压值送人液晶lcd1602显示*****************/voiddisplay_V(void){uinti;write_com(0x80+0x40+1);for(i=0;i<6;i++){write_dat(tab_V[i]);_nop_;}}/************将电流值送人液晶lcd1602显示*****************/voiddisplay_A(void){uinti;write_com(0x80+0x40+9);for(i=0;i<5;i++){write_dat(tab_A[i]);_nop_;}}voidmain(void) //主函数{uinti;Init_ADC0809;Init_1602;write_com(0x80);for(i=0;i<14;i++){write_dat(str1[i]);_nop_;}while(1) //循环扫描显示{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; // 总中断开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;产生一个正选脉冲启动转换ALE=1;//ST=1;//ST=1;ALE=0;//ST=0;//ST=0;delay_adc(2);if(EOC==0)OE=1;//假设转换完毕，OE1ADC0809读取数据temp_V=P1;delay_adc(2);OE=0;//OE0”returntemp_V;}/************电压值转换*****************/voiddatepro_V(void){floatdat_V,tem_V;dat_V=ADC_V; //取出二进制码tem_V=dat_V/255*5*4*100; //100以上〕的电压值〕

//这里测量电压0~20v〔电阻使用两个//平均分压出5v〔可依据此方法测量其他范围tab_V[0]=((int)tem_V)/1000+0x30;//数值十位tab_V[1]=((int)tem_V)%1000/100+0x30;// 数值十位tab_V[2]=0x2e; // tab_V[3]=((int)tem_V)%100/10+0x30; // 小数点后两位〔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”//推断十位是否为“00”不显示/*************************************************电路已经把对电流的测量转换为对电压的侧量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;产生一个正选脉冲启动转换////ST=1;////ST=0;if(EOC==1)OE=1; // 假设转换完毕，OE1ADC0809temp_A=P1;delay_adc(2);OE=0; //OE0”returntemp_A;}/*******************************************读取温度将测电流转换为测电压后测得的电压值重转换为电流值********************************************/voiddatepro_A(void){floatdat_A,tem_A;dat_A=ADC_V; //取出二进制码if((dat_A/255*5)>=3.5)复后合上

//3.7Aelse

KEY=1;KEY=0;tem_A=dat_A/255*5*100;十倍电压〕电阻将电流转换为电压压)

//100//3.7A，//使用一个5/3.7=1.35〔取0.1欧后经过放大器放大//1.35ADC08090~5v//将测得的电压除以电阻就会得出电流值tab_A[0]=((int)tem_A)%1000/100+0x30;// 数值个位tab_A[1]=0x2e; // tab_A[2]=((int)tem_A)%100/10+0x30; // 小数点后两位〔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;}//推断十位是否为“00”不显示}/***********中断函数*****************/voidtime(void)interrupt3{CLK=~CLK;}#endifLCD1602显示驱动程序#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