MSP430实现的多路电源开关控制器

本科毕业设计（论文）资料湖南工业大学教务处2012届本科毕业设计（论文）资料第一部分毕业论文本科毕业设计（论文）2012年6月摘要在电源的实际使用过程中，各种负载对于供电的可靠性要求不同，当单台电源不能提供负载的全部容量的时，就需要多个电源模块并联使用，以提高电源的容量和运行的可靠性。

在实际的使用过程并不是简单的把各个电源并联使用就可以让电源平均承担功率。

这是由于电源各自参数的分散性，使得每个电源的开路电压和内阻均会存在差异，通常开关电源的内阻都非常小，因此开路电压很小的差异就会导致各电源的输出电流有较大的差异，这种状态会导致各个电源的寿命衰减不一致，达不到电源的可靠性和稳定性的要求，这就要求在电源并联使用过程中使用均流技术。

本设计采用超低功耗单片机MSP430F247为主要控制核心部件，应用同步BUCK拓扑结构作为高效率的DC-DC变换；设计并制作了开关电源模块并联供电系统。

应用AMSCS 原理和ECM控制模式实现动态均流控制；使用电流并联监视器件INA194作为电流检测；使用高效率TPS5430芯片设计辅助电源。

实现了系统在500mA-4A范围内可自动分配或者手动任意预制两路DC-DC模块的电流比大小并显示相关参数。

系统元件少，性价比高、系统效率高达85%以上、很好的完成了基本部分和发挥部分的要求。

关键字：MSP430F247，AMSCS，ECM，动态均流，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 power 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 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 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目录摘要.......................................................... I I ABSTRACT ..................................................... I II 第一章绪论. (6)1.1选题意义及目的 (6)1.2设计任务 (6)1.3设计要求 (7)1.3.1基本要求 (7)1.3.2 发挥部分要求 (7)第二章本系统总体方案设计 (8)2.1.系统方案设计与论证 (8)2.1.1 DC-DC变换器方案论证 (8)2.1.2均流控制方法及实现方案 (8)2.1.3 系统整体框图 (9)2.2.理论分析与参数计算 (9)2.2.1 DC-DC变换器稳压方法 (9)2.2.2 电流电压检测分析与计算 (10)2.2.2.1 电压检测 (10)2.2.2.2 电流检测 (10)2.2.3 均流方法的分析 (11)2.2.4 过流保护及自恢复分析 (11)第三章硬件电路设计 (12)3.1DC-DC电路设计 (12)3.2电流采集电路设计 (13)3.3辅助供电模块设计 (13)第四章软件设计部分 (14)4.1IAR FOR430简介 (14)4.2软件流程图 (14)第五章系统测试 (16)5.1主要元器件 (16)5.2测试方法 (16)5.3测试仪器清单 (16)5.4负载调整额定功率测试 (16)5.5系统效率测试 (17)5.64A均流测试 (17)5.7任意比分流点测试 (17)5.8过流保护及自动自恢复功能 (18)5.9其它功能测试 (18)5.10误差分析 (18)第六章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)控制程序 (22)第一章绪论1.1选题意义及目的随着电力电子技术的发展,电源技术被广泛应用于计算机、工业仪器仪表、军事、航天等领域,涉及到国民经济各行各业。

基于MSP430便携式仪表系统的电源管理设计关键字：MSP430F149, 比较器A，超级电容，电源管理1 引言随着仪器仪表技术的迅猛发展，它们的体积越来越小，可便携的能力也越来越强。

用于现场测量的仪器仪表很多都采用电池供电。

有的采用干电池供电，有的采用可充电的锂电池供电。

在电池欠压，或更换电池时，要有相应的电源管理机制告知处理器进行欠压报警，或掉电保护。

而以往的电源管理机制的缺点是电源管理电路复杂，功耗过大。

即增加成本，又不利于降低整机功耗。

仪器仪表系统几乎都是要求低功耗的。

美国德州仪器生产的MSP430系列的单片机因其丰富的片上资源，极低的功耗，使得它在便携式电池供电仪器仪表等测量系统上得到广泛的应用。

本设计利用MSP430F149片上集成的比较器A，和法拉电容来实现电池供电系统的电源管理。

2 MSP430F149介绍MSP430F149是TI公司生产的一款超低功耗单片机，能够在1.8V~3.6V电压，1MHZ的时钟条件下运行，具有5种节电模式，耗电流为0.1uA~400uA，能够在数据检测时充分节电，满足电池供电下的节能要求；具有强大的处理能力（RISC结构，8MHZ晶体，驱动指令周期125ns）和丰富的片内外设（60KB+256B Flash,2KB RAM,12位A/D转换，2个串口/SPI接口，48个I/O口，模拟比较器A等）。

MSP430F11X1、MSP430F12XX、MSP430F13／14／15／16X、MSP430F4XX都含有比较器A(Comparator_A)，它是为精确地比较测量而设计的，如电池电压监测、产生外部模拟信号、测量电流、电容和电阻，结合其他模块还可实现精确的AD模数转换功能。

比较器A是工业仪表、手持式仪表等产品设计中的理想选择。

3 电源管理系统硬件设计整个电源管理系统电路包括16位的单片机MSP430F149、稳压电源模块（TPS76933）、电池电压处理模块、超级电容电路模块、单片机复位电路模块、晶体振荡器电路模块（32768HZ 钟表晶振）。

基于MSP430F149单片机的开关柜智能综合测控装置的开题报告一、选题背景开关柜是电力系统中不可缺少的重要装置，它承担着电能的分配、控制、保护和监测等关键职责。

为了保证电力系统的稳定、可靠运行，减少因开关柜故障造成的电力中断和事故，对开关柜的控制、保护和监测等各项工作进行精细化管理，显得尤为重要。

目前，市场上已经出现了很多基于嵌入式系统的开关柜智能控制和综合测控装置。

然而，随着电力系统的不断发展和需求的不断增加，现有的开关柜智能综合测控装置在功能和性能方面仍存在一定的不足和局限性。

因此，本项目将基于MSP430F149单片机，设计一种开关柜智能综合测控装置，旨在提高开关柜的控制、保护和监测等性能，并满足电力系统的高效、安全、可靠和综合管理需求。

二、选题意义1.提高电力系统的运行效率开关柜智能综合测控装置可以对电力系统进行全方位的实时监测和管理，对电力设备的运行状态进行预测和维护，从而提高电力系统的运行效率和稳定性。

2.降低维护成本开关柜智能综合测控装置可以对开关柜的故障进行自动诊断和定位，减少人工干预和维护成本。

同时可以对电力设备进行适时的维护和保养，减少因设备老化和损坏造成的停机时间和维护费用。

3.提高电力系统的安全性开关柜智能综合测控装置可以对电力设备的温度、湿度、压力、电气参数等进行实时监测和报警，及时发现和处理设备故障和异常情况，有效减少电力系统事故的发生和损失。

三、技术方案1.硬件方案本方案采用MSP430F149单片机为核心控制器，搭配数码管、LCD 液晶显示屏、按键开关、继电器、光电隔离器等模块，实现开关柜智能控制、保护和监测等功能。

其中液晶显示屏用于显示设备运行状态和实时数据，按键开关用于手动控制设备的启停和参数设置，继电器用于对设备进行保护和控制，光电隔离器用于各个模块之间的信号隔离和电气隔离。

2.软件方案本方案采用C语言进行程序开发，使用MSP430F149单片机的内部模块和库函数，实现开关柜智能控制、保护和监测等功能。

单片机实现开关电源的设计2011-10-31 12:08:53 来源:互联网关键字：单片机开关电源1 引言MSP430系列单片机是美国TI公司生产的新一代16位单片。

开关Boost稳压电源利用开关器件控制、无源磁性元件及电容元件的能量存储特性，从输入电压源获取分离的能量，暂时把能量以磁场的形式存储在电感器中，或以电场的形式存储在电容器中，然后将能量转换到负载。

对DC—DC主回路采用Boost升压斩波电路。

2 系统结构和总设计方案本开关稳压电源是以MSP430F449为主控制器件，它是TI公司生产的16位超低功耗特性的功能强大的单片机，其低功耗的优点有利于系统效率高的要求，且其ADCl2是高精度的12位A／D转换模块，有高速、通用的特点。

这里使用MSP430完成电压反馈的PI调节；PWM波产生，基准电压设定；电压电流显示；过电流保护等。

系统框图如图1所示。

3 硬件电路设计3．1 DC／DC转换电路设计系统主硬件电路由电源部分、整流滤波电路、DC／DC转换电路、驱动电路、MSP430单片机等部分组成。

交流输入电压经整流滤波电路后经过DC／DC变换器，采用Boost 升压斩波电路DC／DC变换，如图2所示：根据升压斩波电路的工作原理一个周期内电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：式(1)中I1为输出电流，电感储能的大小通过的电流与电感值有关。

在实际电路中电感的参数则与选取开关频率与输入／输出电压要求，根据实际电路的要求选用合适的电感值，且要注意其内阻不应过大，以免其损耗过大减小效率采样电路。

对于电容的计算，在指定纹波电压限制下，它的大小的选取主要依据式(2)：式(2)中：C为电容的值；D1为占空比；TS为MOSFET的开关周期；I0为负载电流；V’为输出电压纹波。

3．2 采样电路采样电路为电压采集与电流采集电路，采样电路如图3所示。

其中P6．O，P6．1为MSP430芯片的采样通道，P6．O为电压采集，P6．1为电流采集。

MSP430AFE2x3MSP430AFE2x2MSP430AFE2x1 ZHCS136A–NOVEMBER2010–REVISED MARCH2011混合信号微控制器特性•低电源电压范围:1.8V至3.6V•多达3个具有差分可编程增益放大器(PGA)输入的24位三角积分模数(A/D)转换器•超低功耗•具有3个捕获/比较寄存器的16位Timer_A –激活模式：220μA（在1MHz频率和2.2V电压条件下）•串行通信接口(USART)，可用软件来选择异步UART或同步SPI–待机模式：0.5μA•16位硬件乘法器–关闭模式（RAM保持）：0.1μA•欠压检测器•5种节能模式•具有可编程电平检测功能的电源电压监控器/监视器•可在不到1μs的时间里超快速地从待机模式唤醒•串行板上编程，无需从外部进行电压编程，利用安•16位精简指令集(RISC)架构,高达12MHz系统时全熔丝实现可编程代码保护钟•片上仿真模块•基本时钟模块配置•系列成员汇总于表1。

–带有两个已校准频率的高达12MHz的内部频率•如需了解完整的模块说明,请参阅《MSP430x2xx –内部超低功耗低频(LF)振荡器系列用户指南》,文献编号SLAU144–高达16MHz的高频(HF)晶振–谐振器–外部数字时钟源说明德州仪器（TI）MSP430™系列超低功率微控制器包含几个器件，这些器件特有针对多种应用的不同的外设集。

这种架构与5种低功耗模式相组合，专为在便携式测量应用中延长电池使用寿命而优化。

该器件具有一个强大的16位RISC CPU，16位寄存器和有助于获得最大编码效率的常数发生器。

数字控制振荡器(DCO)可在不到1µs 的时间里完成从低功耗模式至运行模式的唤醒。

MSP430AFE2x3器件是超低功耗混合信号微控制器，集成了三个独立的24位三角积分A/D转换器、一个16位定时器、一个16位硬件乘法器、USART通信接口、安全装置定时器和11个I/O引脚。

基于MSP430的双向DC—DC数控电源设计作者：侯智等来源：《电子技术与软件工程》2015年第24期摘要双向DC-DC电源是伴随科技与生活生产的日益发展，对直流-直流变换器的需求逐渐增大的背景下而设计出的一种能够实现能量的双向流动，准确控制直流电压，提高利用效率的数控电源。

该电源采用MSP430F149为控制核心，分为控制电路，主电路，检测电路三部分模块设计，各模块电路之间交互性强，通过各电路间的联调实现对电压电流的有效控制，亦可实现数字控制的目的。

【关键词】MSP430F149型单片机双向DC-DC PWM控制电源技术已经在当今社会起着不可缺少的作用，应用于各个行业。

通过单片机控制的数控电源成为一种精确，可靠，便利的应用产品。

而航天，电动汽车等诸多领域的电源系统已不只限于单向的直流电源供电，需要的是能够能量双向流动电源配置。

我设计的这种双向DC-DC 数控电源能在生活中帮助人们实现蓄电池的充电效果，且可以通过调控设置需要的电压电流，从而满足不同的供电要求。

同时蓄电池在充电完毕后可反向通过该装置实现电能的逆向输出，为设备放电提供电能。

整个充放电过程均通过单片机数字控制，自动检测实现恒压恒流的输出，也可人为设置不同的输出数值。

1 双向DC-DC数控电源的原理概述电源以MSP430F149单片机控制，有输入，输出电流方向改变的功能，通过输出PWM方波与驱动电路连接，根据电压采样，电流采样电路的反馈信号，自动调节输出电压值电流值，并趋于稳定。

电流变化率不高于1%，从而达到安全可靠地目的。

电源可通过按键设置不同的输出电压电流数值，满足不同的供电要求，整个装置实现闭环回路，通过单片机自动调控，具有精准，安全，方便的优点。

2 电源硬件设计2.1 电源主电路和驱动电路我将半桥驱动器2104芯片用作驱动芯片，将两块PNP型MOS管用于主电路，通过输出两路互补的PWM方波驱动，实现充放电的双向流动。

通过测试，输出电压范围在0-40V，电流最大可达3A。

・智能电器及计算机应用・低压电器(2010№1)廖从研(1982—),男,硕士研究生,研究方向为电力系统继电保护。

基于M SP430单片机的多路电气量检测装置的设计3廖从研1,　杜松怀1,　李春兰1,2,　黄　俊1(1.中国农业大学,北京　100083;2.新疆农业大学,新疆乌鲁木齐　830052)摘　要:介绍了一种多通道电气量检测装置。

该装置以单片机M SP430F1611为核心,由电源、模拟信号调理、数字信号输入、串行通信接口、人机交互接口及继电器输出接口电路组成,可获取研制新型剩余电流保护装置的实验数据。

该装置电路结构简单,操作方便,易维护。

关键词:单片机;串行通信;剩余电流保护装置;继电器中图分类号:TP 216　文献标识码:A 文章编号:100125531(2010)0120017203D esi gn of a M ulti 2Channel Electr i ca l D etecti on D ev i ceBa sed on M CU M SP430L I AO Congyan 1,　DU Songhuai 1,　L I Chunlan1,2,　HUAN G Jun1(1.China Agricultural University,Beijing 100083,China;2.Xinjiang Agricultural University,U rumqi 830052,China ) Abstract:An multi 2channel electrical detecti on device was intr oduced .Taking single 2chi p MSP430F1611ascore,the device consist of power supp ly module,anal og signal conditi oning,digital signal input,serial communica 2ti on interface,H M I interface and relay interface circuits,and it could acquire test data of residual current p r otective device .The device was convenient t o operate and maintain,with si m p le circuits configurature .Key words:si n gle 2ch i p;ser i a l co mm un i ca ti on;resi dua l curren t protecti ve dev i ce;rel ay杜松怀(1963—),男,教授,博士生导师,研究方向为电力市场及电力系统分析。