2011年全国大学生电子设计大赛A题设计报告

.生电子设计大赛论文本科组】本作品是基于被广泛应用在小功率及各种电子设备领域的开关电源而设计定压输出，定比分流stractThiscircuitdesignisbasedonthewidelyusedinsmallpowerandavarietyofelectronicequipmentinthefieldofswitchingpowersupply.Itisadesignofswitchpowersupplyinparallelsystem,canprovide8Vconstantvoltage.Anditspowercanreach16Watt.Atthesametime,itcanaccordingtotherequirementsofthetwocurrentproportionaldistribution.Itusesavoltagesourcetocontroltheoutputvoltage,acurrentsourcecompensatingcurrentmethod,thevoltageacrosstheloadandthecurrentthroughtheloadcontrol.rdelpowersupplyconstantvoltageoutputfixedratioivision 1 结论 13 .1．设计任务(或设计题目)与要求(或技术指标)1．1设计任务(见附录1)标(见附录1)2．方案比较与论证源电路控制方案比较：通过反馈使输出电压UO能够稳定为8V作为恒压源；另一路开关电源，通过采工作过程为：电路接通后电压源稳定输出为8V，通过键盘输入给单片机信RRRRRR指定电流)，另一个开关电源设计工作在恒流模块。由恒流模块控制补偿使IOIR104控制两路MOS管交替案一(图2)。护方案比较：.n负载LM2596MAX4172跟随放大n负载LM2596MAX4172跟随放大，LMLM该系统由两个开关电源并联而成，其中一个电源做电压源稳定电压，另一个电源做电流源补偿电流(如图3)。芯片主干稳压芯片选用LM2596，它自带路中调节负载电阻值，使IO达到指定值，保持电压源不变，单片机根据所需比例如：所需IO=1A，比例I1:I2=1:1，则通过单片机给MAX4217的SI管.V用，输3．系统硬件设计.CIN---470μF/35VCOUT----220μF/35VR1----1KD1----5A/40VIN5825L1---68μHC3----可以不焊地，输出端对地电压进行二次放大，放大系数为10，通过电位器对采样信号进.K.V统能够稳V路的效率．系统软件设计耗的特点，应用先进的RISC结构，非易失性程序和数据存储器，具有独立锁它的外设具有两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器，一个从机模式的SPI串行接口。可以实现上电复位以及可编程的掉电检测，支持片路搭建。为查询与所需电流相配的电阻值，在单片机中建表，excel拟合曲线如.所以设置以下程序流程(如图8)。YN流源NNYNY.NYNYNYNY块：：NN等于1.5AYNN模块： 模块Y出ininoo.5．3测试结果(基本要求测试)(1)系统额定工作状态系统输出电压即负载两端电压UO=8.01V系统输出电流即负载上的电流IO=4.01A输出功率P=IOUO=32.1W(2)额定输出功率工作状态下，供电系统的效率UIUUIUIII额定输出功率工作状态下，系统输入电压UI=24.0V系统输入电流II=1,61AUIUIUIUIII(3)稳定输出电压为8V，输出电流之和IO=1.0A，按I1:I2=1:1定比分流(记UI=24.0VII=0.43AOUOOIO1I12I2II误差I2误差006%00.5%00.5%VA情况下，可以保证支(4)稳定输出电压为8V，输出电流之和IO=1.5A，按I1:I2=1:2定比分流(记UI=24.0VII=0.63AOUOOIO1I12I2II误差I2误差0%00%00%输出与电流比抽样测试表输入电压UI=24.0V，输出电压UO=8.0VIO(A)I1(A)I2(A)Iin(A)21:182423:142:3200218.4:12171:1600421296．系统电路存在的不足和改进的方向与结论波。.并联供电系统(见图1)。(2)额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60%。(3)调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和(4)调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和发挥部分(1)调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使负载电流IO在1.5~3.5A.UOV模块输出电流之和IO(3)额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。±0.2A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单片稳压芯片MAX72高端电流放大器LMN4路运放集成芯片MCP010数字电位器470u,104电容KKK0K电阻K感.现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。开关电源内部结构这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电)，如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器DCDC，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式(Forward)和反激式(Flyback)两种。双管DC/DC转换器有双管正激式(DoubleTransistorForwardConverter)，双管反激式(DoubleTransistrFlybackConverter)、推挽式(Push-PullConverter)和半桥式(Half-BridgeConverter)四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器(Full-BridgeConverter)。非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。开关电源内部结构图单管DC/DC转换器共有六种，即降压式(Buck)DC/DC转换器，升压式(Boost)DC/DCDC/DC转换器和SEPICDC/DC转换器。在这六种单管DC/DC转换器中，Buck和.Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换器有双管串接的升压式(Buck-Boost)DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器(Full-BridgeConverter)。隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具备的一些特按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可以从负载侧向电源侧传输功率。DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔(Royer)转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。按照开关管的开关条件，DC/DC转换器又可以分为硬开关(HardSwitching)开关电源和软开关(SoftSwitching)两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件是在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗(Switchingloss)。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生电容的振荡，带.DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于其上的电压为零，