数字式DC-DC降压开关电源
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DC-DC输出可调开关电源摘要本系统为DC-DC升降压变换器,由CPU最小系统模块、供电模块、升压模块、降压模块、液晶显示模块和辅助电路六部分组成。
选用SMT32F103作为主控制器,采用降压芯片LM2596-ADJ作为实现降压,将AD采集的输出电压和电流与预设值比较,然后通过DA调节输出电压电流,对于降压模式的下恒流或恒压工作状态也可通过按键进行切换,同时调节按键可实现输出电压或电流大小的变换;升压模块采用了LM2577-ADJ,手动滑动变阻器的阻值可调节输出电压;加入液晶显示系统工作模式和输出电压、电流;对于升降压的切换也可通过按键切换;供电电源提供了3.3V和12V,分别为CPU、液晶和运放偏置供电;辅助电路方便开发者的调试。
最终系统能够在手动切换工作模式的情况下输出预设的电压和电流,并显示出来。
关键词:DC-DC 升降压可调abstractThe system for the DC-DC buck converter, the minimum system CPU module, power supply module, boost module, step-down module, LCD display module and the auxiliary circuit six parts. SMT32F103 chosen as the main controller, buck chip LM2596-ADJ as enabling buck, the AD acquisition of output voltage and current compared with the preset value, then adjust the output voltage and current through the DA, the constant current mode buck or constant work status can also be switched through the button while adjusting key enables the size of the output voltage or current transformation; step-up module uses the LM2577-ADJ, manual sliding rheostat resistance adjustable output voltage; added liquid crystal display system working mode and the output voltage and current; the buck switch can also be switched by key; providing a 3.3V power supply and 12V, respectively, CPU, LCD bias supply and the op amp; facilitate the development of the secondary circuit debugging. Final system can output a preset voltage and current in the case of manual operating mode switch, and displayed.Key words:DC-DC Boosted、Reduce voltage Adjustable目录第一章绪论 (1)1.1 开关电源概述 (1)1.2 开关电源与线性电源比较 (1)1.3 开关电源发展趋势与应用 (1)第二章系统功能介绍 (2)第三章系统方案选取与框图 (3)3.1 系统整体框图 (3)3.2 系统方案选取 (3)第四章硬件电路设计 (6)4.1 主控制器 (6)4.2 供电模块 (7)4.3 降压模块电路设计 (8)4.4 升压模块电路设计 (10)4.5 液晶显示电路 (13)五硬件开发环境 (14)5.1 Altium Designer 09 (14)5.2 电源设计软件SwitchPro (14)5.3 电路板雕刻机LPKF ProtoMat E33 (15)675.4 电镀机LPKF MiniLPS (17)5.5 SMD精密无铅回焊炉ZB-2518H (17)第六章软件设计框图 (20)第七章系统调试 (21)参考文献 (22)总结致谢 (23)附录 (24)第一章绪论1.1 开关电源概述我们身边使用的任何一款电子设备都离不开它可靠的电源,计算机电源全面实现开关电源化于80年代,并率先完成计算机的电源更新换代,进入90年代,开关电源开始进入各种电子、电气设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已大面积使用了开关电源,更加促进了开关电源技术的迅猛发展。
西安科技大学硕士学位论文数字控制的Buck DC-DC变换器研究姓名:***申请学位级别:硕士专业:电路与系统指导教师:程红丽;刘健@论文题目:数字控制的Buck DC-DC变换器研究专业:电路与系统硕士生:王立(签名)指导老师:程红丽(签名)刘健(签名)摘要为了在失电情况下继续维持智能终端设备短暂工作,研究了一种基于超级电容器储能和buck DC-DC变换器的自动化终端备用开关电源解决方案。
论述了电路组成、下限工作电压选取和储能电容器容量设计方法。
根据能量平衡关系,分析了负载突然增大和负载突然减轻情况下的最严重电压凹陷和电压骤升,并得出输出滤波电容容量的设计考虑。
以一个具体的超级电容器储能FTU电源为例,详细说明了电路参数的设计方法,并进行了实验研究。
实验结果表明所设计的超级电容器储能备用电源能够满足在失去正常供电电源后自动化终端待机、操作和通信的需要,并且所进行的理论分析与实际情况相符。
为了改善buck DC-DC变换器的动态性能,提出了一种基于微处理器的电流跟踪数字控制方法,根据输出电流和输出电压的采样信息,计算出所需要的输出电流,并将电感电流控制在该输出电流的一个滞环宽度之内。
详细分析了负载突变和启动过程中输出电压的动态响应,给出了参数选择和设计依据。
在Simulink环境下以一个具体的Buck 变换器为例进行仿真实验,获得仿真数据及仿真波形等仿真结果。
最后以ARM—LPC2138作为控制平台,制作了一台电流跟踪数字控制的buck DC-DC变换器,并进行了实验研究。
实验结果表明所提出的电流跟踪数字控制方法是可行性、所进行的理论分析是正确的,并且表明所提出的方法具有动态响应速度快的特点。
关键词:DC-DC变换器;电容储能;电流跟踪控制;数字控制;动态特性研究类型:应用研究Subject :On Digital Controlled Buck DC-DC ConvertersSpecialty :Circuit and SystemName :Wang Li (Signature) Instructor:Chong Hongli (Signature)Liu Jian (Signature)ABSTRACTTo keep the intelligent terminal units working for a certain period in case of outage, A back-up switching supply based on super capacitor energy storage and buck DC-DC converters is researched. The circuit structure, the selection of the minimum working voltage of the converter and the design considerations of the capacitance of the energy storage capacitor are discussed. Based on the energy balance principle, the lowest output voltage drop and the highest output voltage rise in case of the output current suddenly changing are analyzed, respectively. The design considerations of the output filter capacitor are given. A super capacitor energy storage based back-up supply is used as the example to show the design steps. Experiments are made on the supply, the results of which show that it can meet the requirements of normal working, communication and control, and that the analysis results are in positive to the experiment results.To improve the dynamic behaviour of buck DC-DC converters, a current following digital control approach based on micro-processor is put forward. The output current and the output voltage are measured, based on which, the inductor current to make the output voltage to be the desired value is calculated and is controlled to a narrow range around it. The dynamic performance in case of the load changing and the starting period is analyzed. The design considerations are given. Taking a specific Buck converter as an example, the Simulink simulation results are obtained. Finally a buck DC-DC converter based on current following digital control has been implanted by ARM—LPC2138 and the experiments are made, the results of which show that the proposed approach is feasible, the analysis is correct and the proposed method is with fast responding speed.Key words: DC-DC converters Capacitor based energy storage Current following control Digital control Dynamic behaviourThesis : Application Research1绪论1 绪论1.1 选题背景和研究意义1.1.1开关电源技术的产生开关电源就是电路中的电力电子器件工作在开关状态,是利用现代电力技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。
开关直流降压电源(BUCK)设计摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。
近年来,随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展,新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。
该电路具有体积小,控制方便灵活,输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。
开关电源中的功率调整管工作在开关状态,具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点,在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。
本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计开关电源,利用MOSFET 管作为开关管,可以提高电源变压器的工作效率,有利于抑制脉冲干扰,同时还可以减小电源变压器的体积。
关键词:直流,降压电源,TL494,MOSFET1目录摘要 (1)Abstract........................................................... ........ 错误!未定义书签。
1.方案论证与比较 (4)1.1 总方案的设计与论证 ...................................... 错误!未定义书签。
1.2 控制芯片的选择 (4)1.3 隔离电路的选择 .............................................. 错误!未定义书签。
2. BUCK电路工作原理 ......................................... 错误!未定义书签。
3. 控制电路的设计及电路参数的计算 ................ 错误!未定义书签。
3.1 TL494控制芯片................................................ 错误!未定义书签。
dcdc降压原理DC-DC降压原理是一种将高压直流电源转换为低压直流电源的技术。
在电子装置中,由于不同的电路或设备对供电电压的要求不同,需要通过DC-DC降压电路来提供合适的电压。
DC-DC降压电路主要是通过变压器,开关管以及滤波电容等电子元件来实现的。
下面将详细介绍DC-DC降压原理的相关内容。
1. 变压器原理:DC-DC降压电路中的变压器起到变换电压的作用。
变压器由磁性材料制成的磁性环路和绕在其上的线圈组成。
在输入端施加高压电源,通过变压器绕制的线圈会感应出电磁感应电流,从而在输出端产生低压电导。
2. 开关管原理:DC-DC降压电路中的开关管起到开关电路的作用,通过控制开关管的导通和断开,使得输入端的高压电流在周期性地开通和关闭过程中,经过变压器降压后输出。
常用的开关管有MOSFET、电晶体管、IGBT等。
3. 控制电路原理:DC-DC降压电路中的控制电路用于控制开关管的开通和断开时间,以及设定输出电压。
根据不同的电压要求,可采用模拟控制电路或数字控制电路来实现。
模拟控制电路通常包括稳压器、反馈比较器和脉冲宽度调制(PWM)控制器等。
4. 滤波电容原理:DC-DC降压电路中的滤波电容是为了平滑输出电压波动而添加的。
在开关管周期性地开通和关闭时,输出的电流会出现脉冲变化,通过添加滤波电容,可以减小输出电流的脉动,使输出电压更加稳定。
5. 保护电路原理:DC-DC降压电路中的保护电路用于保护电路和各个元件的安全运行。
常见的保护电路有过压保护、过电流保护、温度保护等。
过压保护可通过添加过压保护芯片来实现,过电流保护可通过电流限制器来实现,温度保护可通过添加温度传感器来实现。
总结起来,DC-DC降压原理主要涉及变压器、开关管、控制电路、滤波电容和保护电路等多个方面。
通过控制开关管的开通和断开时间,利用变压器降低电压,通过控制电路和滤波电容来调节和稳定输出电压,同时添加保护电路保证电路的安全运行。
这是一种常用的将高压直流电源转换为低压直流电源的技术,广泛应用于电子设备和电路中。
一文读懂开关电源(DC/DC)的原理介绍DC/DC电源指的是直流转直流的电路,有升压降压两种电路,按理来说,LDO也是DCDC电源,但行业内只认为以开关形式实现的电源为DC/DC电源。
一、DC/DC基本拓扑一个功率变换器,当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态,在开关电源中,被称为稳态。
稳态下,功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律:对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器,有源开关导通时加在功率电感上的正向伏秒一定等于有源开关截至时加在该电感上的反向伏秒。
1、BUCK降压型当PWM驱动高电平使得NMOS管S1导通,忽略MOS管的导通压降,电感电流呈线性上升,此时电感正向伏秒为:VxTon=(Vin-V o)xTon当PWM驱动低电平使得NMOS管S1截至时,电感电流不能突变,经过续流二极管形成回路(忽略二极管压降),给输出负载供电,此时电感电流下降,此时电感反向伏秒为:VxToff=V ox(Ts-Ton)根据电感电压伏秒平衡定律可得:(Vin-V o)xTon=V ox(Ts-Ton)即V o=DxVin (D为占空比)2、BOOST升压型和BUCK电路类似的分析方法,当MOS管导通时,电感的正向伏秒为:VinxTon;当MOS管截至时,电感的反向伏秒为:(V o- Vin)x(Ts-Ton)根据电感电压伏秒平衡定律可得:VinxTon=(V o- Vin)x(Ts-Ton)即V o=Vin/(1-D)3、同步整流技术由于二极管导通时至少存在0.3V的压降,因此续流二极管D 所消耗的功率将会称为DC/DC电源主要功耗,从而严重限制了效率的提高。
为解决该问题,以导通电阻极小的MOS管取代续流二极管。
然后通过控制器同时控制开关管和同步整流管,要保证两个MOS管不能同时导通,负责将会发生短路。
二、DC/DC电源调制方式DC/DC电源属于斩波类型,即按照一定的调制方式,不断地导通和关断高速开关,通过控制开关通断的占空比,可以实现直流电源电平的转换。
dc-dc降压电路工作原理DC-DC降压电路是一种常见的电力转换电路,其工作原理是将输入的直流电压降低到所需的输出电压。
本文将详细介绍DC-DC降压电路的工作原理及其应用。
一、DC-DC降压电路的基本原理DC-DC降压电路利用电感和电容元件,通过开关管的开关控制,实现输入电压到输出电压的转换。
主要分为两种类型:线性降压电路和开关降压电路。
1. 线性降压电路线性降压电路是通过电阻分压的方式来实现电压的降低。
其基本原理是通过调节电阻的大小,将输入电压分压到所需的输出电压。
但是线性降压电路效率低,且只适用于输入电压和输出电压相差不大的情况。
2. 开关降压电路开关降压电路利用开关管的开关控制,通过改变开关管的导通和关断时间比,实现输入电压到输出电压的转换。
其工作原理是通过周期性的开关操作,将输入电压按一定比例转换为输出电压。
开关降压电路效率高,适用范围广。
二、DC-DC降压电路的应用DC-DC降压电路广泛应用于各种电子设备和电力系统中。
以下是几个典型应用场景:1. 手机充电器手机充电器通常采用DC-DC降压电路来将市电的交流电转换为手机所需的直流电。
通过降压电路,将高电压的交流电转换为手机所需的低电压直流电。
2. 电子设备电源模块各种电子设备的电源模块中都会包含DC-DC降压电路,用于将输入电压转换为设备所需的工作电压。
例如电视机、电脑、音响等电子设备均需要稳定的电压供应。
3. 太阳能电池板太阳能电池板将太阳能转换为直流电。
由于太阳能电池板的输出电压波动较大,需要通过DC-DC降压电路将电压稳定为所需的输出电压,以供应给电力系统或储存设备。
4. 电动汽车充电桩电动汽车充电桩需要将市电的交流电转换为电动汽车所需的直流电。
DC-DC降压电路在充电桩中起到将高电压的交流电转换为电动汽车所需的低电压直流电的作用。
三、DC-DC降压电路的优势和不足DC-DC降压电路相比于其他电力转换电路具有以下优势:1. 高效率:DC-DC降压电路采用开关控制方式,工作效率高于线性降压电路。
降压型DCDC开关电源的研究与设计首先,需要了解降压型DC-DC开关电源的基本原理。
其主要由输入滤波电路、开关管、开关变压器、输出滤波电路、反馈控制电路等组成。
输入电压经过滤波电路后,进入开关管,通过开关管进行开关操作,使得电源的输出电压可以通过调节开关管的开关频率和占空比来实现。
在进行降压型DC-DC开关电源的设计之前,首先要确定电源的输出电压和电流需求,以及工作环境的条件。
然后,根据需求选取合适的开关器件、电感器件和滤波电容等元器件。
接下来,需要进行开关电源的拓扑结构设计。
常见的拓扑结构有降压型Buck拓扑、降压-升压型Boost拓扑和降压-升压-反向型Buck-Boost 拓扑等。
选择合适的拓扑结构要考虑其转换效率、稳定性和成本等因素。
然后,进行开关电源的参数设计。
这包括选取合适的开关频率和占空比,以及根据输出电压和电流计算所需的电感和电容值。
同时,也需要考虑输出电压的稳定性和负载能力等因素,进行合理的设计。
在进行设计时,还需要考虑开关电源的保护措施。
例如过电流保护、过温保护和短路保护等。
这些保护措施能够提高开关电源的可靠性和安全性。
最后,进行开关电源的电路仿真和实验验证。
通过电路仿真软件进行电路性能分析,以及通过实验验证来检验设计的正确性和可行性。
总之,降压型DC-DC开关电源的研究与设计是一个综合性的工程,需要充分考虑电路的性能要求、拓扑结构的选择、参数设计和保护措施的考虑。
通过科学合理的设计,可以实现高效、稳定和可靠的降压型DC-DC开关电源。
LM2596开关电源多路开关电源DC-DC降压电源固定/可调输出原理图和PCB基本原理开关电源的基本原理就不做赘述,有兴趣的可以看下我们TPS5430正负电源的原理简介即可。
芯片选型LM2596最大负载电流能到3A,有多个规格可选,3.3V、5V、12V以及可调输出等,ADJ输出范围是1.2V到Vin-1V,最大可支持40V输入,也有特殊规格比如LM2596-HVS,可达60V 的输入的电压,但是容易买到假芯片。
这个大家都懂的。
我们可以大致看出芯片的价格相对比较便宜,所以在普通使用场合,该芯片的性价比还是可以的。
原理图&3D-PCB在原理图方面基本没有这个特别介绍,主要是布局以及PCB布线的讲解。
具体讲解1、原理图需要注意电容以及二极管的方向,至于耐压、封装以及选型问题可以参考TPS5430开关电源分析。
2、这边截取了一路的布局以及走线作为示意。
首先C10和C12为电源输入滤波,应该尽量靠近芯片输入端,其次是输入的线应该尽量的粗,才能满足大电流。
3、芯片的第5脚是GND脚,需要在旁边放两个接地的过孔,这样有利于电流的释放接入背面的GND平面。
4、由于输出电流大是芯片发热就会比较厉害,所以在芯片散热焊盘的地方打了12个过孔方便散热。
5、其次是在接近输出端子的地方加一个C16电容可以进一步的减小纹波。
6、需要特别注意的是D5二极管为整流二极管,正向端接GND必须要良好接地,也就是需要过孔或者较粗的线接到输入电源的GND。
模块原理图-PDF、原理图库、PCB库下载以下为原文地址,https:///Elecdemo/article/details/103276839下载需要积分,仅供参考。
官方网址。
“DSP系统设计与创新实践”课程论文论文名称:基于TMS320F28027的DC-DC开关电源学生姓名:学号:专业: 电子科学与技术班级:2013年6月16日基于TMS320F28027的DC-DC开关电源摘要开关电源作为线性稳压电源的一种替代产物,在现代电子产品中已被广泛应用。
因此作为学习电子科学与技术专业的当代大学生,相当有必要对开关电源进行相应的研究。
本设计就是以TMS320F28027为核心控制芯片,采用脉宽调制(PWM)方式的降压型开关电源。
我们利用7805和AMS1117的线性降压稳压芯片对12V的电源适配器进行双级降压,形成TMS320F28027专用的3.3V稳定电源;并通过TMS320F28027对输出电压进行实时AD采样,然后和根据GPIO 3的状态来设定输出不同电压时计算的AD的标准值进行比较,以调节输出为50KHZ的ePWM 的占空比,并把该ePWM的矩形波信号经三级管9013初步放大之后,再经过三极管8050和8550构成的互补推挽放大器放大后来驱动功率场效应管(IRF4905);从而利用BUCK型降压电路实现了稳定的5V或3.3V的电压输出。
之后,我们对制作完成的开关电源进行了ePWM放大波形,输出电压和输出纹波的测试,对遇到的问题进行反复分析,并解决了部分问题。
最后的通过实际测试,本设计基本上满足的当初的设计要求。
关键词:开关电源;TMS320F28027;互补推挽放大器;BUCK型降压器引言现在的开关电源具有转换效率高,体积小,工作频率高的特点,已经被广泛用于电子计算机、通信、航天、家电和国防等领域中。
国内开关电源技术的发展,基本上起源于20世纪70年代末和80年代初,经过20多年的不断发展,开关电源技术有了重大进步和突破。
新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化,功率MOSFET和IGBT可使小型开关电源的工作频率达到400kHz(AC/DC)或1MHz(DC/DC);软开关技术使高频开关电源的实现有了可能,它不仅可以减少电源的体积和重量,而且提高了电源的效率(国产6kW通信开关电源采用软开关技术,效率可达93%);控制技术的发展以及专用控制芯片的生产,不仅使电源电路大幅度简化,而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高;有源功率因数校正技术(APFC)的开发,提高了AC/DC开关电源的功率因数,既治理了电网的谐波污染,又提高了开关电源的整体效率。
数字式直流开关稳压电源(A题)2017年5月1日摘要关键字:BUCK同步整流,PID,蓝牙通讯,电源管理APP摘要:本系统是基于BUCK同步整流拓扑结构,以STM32为控制核心,蓝牙传输与手机端APP相配合,从而形成了整个无线数字式开关电源。
手机APP开启电源,STM32通过电压采样将采集到的数据送入PID算法进行处理后,实时动态调整输出的PWM的占空比,进而实现可控稳压。
同时可通过手机APP端设置输出电压和上限电流,并实时显示当前电压和电流值,当电流超过设定值时,手机端会语音报警,并点亮APP中的过流指示灯,并立即关断电压。
Keywords: BUCK synchronous rectifier, PID, Bluetooth communication, power management APPAbstract: this system is based on the BUCK synchronous rectifier topology, with STM32 as the control core, the Bluetooth transmission and mobile phone end APP match, thus forming the entire wireless digital switching power supply. First, the mobile phone APP to open the power supply, STM32 through the voltage sampling will be collected into the PID algorithm for data processing, real-time dynamic adjustment of the output of the PWM duty cycle, and thus achieve a regulated voltage. At the same time through the mobile phone terminal APP to set the output voltage and current limit, and display the current voltage and current value, when the current exceeds the set value, the mobile phone terminal can voice alarm, and light in APP flow indicator, and immediately turn off voltage.目录1系统方案 (1)1.1 DC-DC结构的论证与选择 (1)1.2 MOS管驱动电路的论证与选择 (1)1.3电压采样电路的论证与选择 (1)1.4电流采样电路的论证与选择 (1)1.5控制系统的论证与选择 (2)1.6无线模块的论证与选择 (2)2.1 BUCK电路的分析 (2)2.1.1 占空比 (2)2.1.2 电感 (2)2.1.3 电容 (2)2.2 驱动电路的计算 (3)2.2.1 自举电容的选取 (3)2.2.2 自举二极管的选取 (3)2.3 电流采样电路的计算 (3)3电路与程序设计 (4)3.1电路的设计 (4)3.1.1系统总体框图 (4)3.1.4电源 (4)3.2程序的设计 (4)3.2.1程序功能描述与设计思路 (4)3.2.2程序流程图 (6)4测试方案与测试结果 (7)4.1测试方案 (7)4.2 测试条件与仪器 (8)4.3 测试结果及分析 (8)4.3.1测试结果(数据) (8)4.3.2测试分析与结论 (8)附录1:电路原理图 (9)附录2:PCB图 (10)附录3: 控制端源程序 (11)main.c (11)delay.c (14)adc.c (14)timer.c (17)usart3.c ...................................................................................................... 错误!未定义书签。
hc05.c ........................................................................................................ 错误!未定义书签。
附录4:APP端源程序.......................................... 错误!未定义书签。
数字式直流开关稳压电源1系统方案本系统主要由DC-DC结构、MOS管驱动电路、电压采样电路、电流采样电路、控制系统、无线模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 DC-DC结构的论证与选择方案一:半桥隔离式开关电源。
半桥隔离式开关电源由两个开关管交替工作,相当于两个开关电源同时输出功率,因此其输出功率很大,当电源利用率比较低,不宜用在工作电压较低的场合。
另外,半桥电路的两个开关器件没有公共地,与驱动信号的连接比较麻烦。
方案二:BUCK同步整流降压斩波式开关电源。
BUCK电路是一种降压斩波器,属于非隔离式的开关电源,降压变换器输出电压平均值Uo总是小于输入电压Uin,通常电感中的电流是否连续,取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。
输出电压取决于占空比的大小,电路简单易于实现,。
BUCK 同步整流是在金典BUCK电路的基础上改进而来,用MOS管代替二极管续流,这样可以大大降低功率损耗。
综合以上两种方案,选择方案二。
1.2MOS管驱动电路的论证与选择方案一:光耦隔离驱动。
使用光耦进行隔离驱动是最常用的一种驱动方式,但是由于光耦工作频率很低,响应速度慢,而开关电源工作在较高频率,且要求响应速度快,所以我们不采用这种方案。
方案二:变压器隔离驱动。
使用变压器隔离驱动虽然解决了光耦驱动的不足,但是绕制变压器非常复杂,如果制作不是很规范,就容易导致驱动波形失真,所以,我们不采取这种方案。
方案三:驱动芯片驱动。
由于BUCK同步整流的上管属于高端悬浮驱动,电压是浮动的,如果采用分立结构,这样就造成了电路结构复杂,所以我们选择使用驱动芯片,可以大大提升驱动稳定度,减小开关损耗,而且可以产生带死区时间的互补PWM波,与驱动信号隔离。
综合以上三种方案,选择方案三。
1.3电压采样电路的论证与选择方案一:直接采样。
由于使用电阻分压之后可以达到控制芯片的I/O上限电压以下,而且要求采样电路响应速度快,所以直接采样是最简单可靠的方法。
1.4电流采样电路的论证与选择方案一:使用电流采样芯片。
TI的电流检测芯片INA282,是一款高精度、宽共模范围、双向电流并联监视器。
不过电阻在大电流通过时发热造成阻值升高均会使结果出现误差。
方案二:使用运算计放大器采样。
LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。
综合考虑电流采样选用LM358 芯片1.5控制系统的论证与选择方案一:STC89C52。
传统的51单片机为8位单片机,价格便宜,控制简单,但是处理速度较慢,片内资源少,存储容量小,难以存储大体积的程序和快速计算。
并且I/O口资源偏少,扩展起来也较为麻烦。
ADC精度达不到我们想要的结果。
方案二:STM32F103。
STM32F103系列微处理器是首款基于ARMv7-M体系结构的32位标准RISC(精简指令集)处理器,具有执行代码效率高,外设资源丰富等众多优点。
该系列微处理器工作频率设定在72MHZ,具有执行代码效率高,外设资源丰富等众多优点。
综合考虑采用STM32F103系列芯片1.6无线模块的论证与选择方案一:基于蓝牙传输的无线模块采用无线数据采集传输蓝牙模块,蓝牙模块具有功耗低,可靠性高和高安全性的优点,可以用作无线数据传输系统的数据收发端。
2系统理论分析与计算2.1 BUCK电路的分析2.1.1 占空比根据BUCK电路的特性可以得出:Uo=D*Uin;我们可以计算得出,占空比D=Uo/Uin=60%。
2.1.2 电感通过buck电路结构和原理分析可以得到电感的计算公式为:其中Dmax为Buck电路最大占空比,k:0.05 ~ 0.1,fs为开关管的开关频率,Imax 为最大输出电流,Ui为输入电压。
2.1.3 电容而关于滤波电容的选择,电容需要滤掉主要的开关纹波,选择电容C足够大,以使开关频率时的电容值阻抗远小于负载阻抗R,因此几乎所有的电感电流纹波流经电容,而流经负载电阻阻抗R的纹波非常小,电容电流波形i c(t)等于电感电流波形去掉直流成分后的交流成分。
输出滤波电容的选取决定了输出纹波电压,纹波电压与电容的等效的串联电阻ESR有关,电容的纹波电流要大于电路中的纹波电流。
这里选取两个470uf/35V 的电容并联,这样就可以降低了等效的串联电阻。
2.2 驱动电路的计算2.2.1 自举电容的选取下列公式列出了自举电容应该提供的最小电荷要求:其中:Qg:高端器件栅极电荷f:工作频率Icbs(leak):自举电容漏电流Iqbs :高端驱动电路静态电流。
Qls:每个周期内,电平转换电路中的电荷要求500V/600V IC 为5nc1200V IC 为20nc自举电容必须能够提供这些电荷,并且保持其电压。
否则V bs 将会有很大的电压纹波,并且可能会低于欠压值V bsuv,使高端无输出并停止工作。
因此C bs电容的电荷应是最小值的二倍,最小电容值可以由下式计算:其中:V f :自举二极管正向压降V LS:低端器件压降或高端负载压降由上式计算的C bs 电容值是最小的要求,由于自举电路的固有工作原理,低容值可能引起过充电,从而导致IC 损坏。
为了避免过充电和进一步减小V bs纹波,由上式计算的容值应乘一个系数15。
2.2.2 自举二极管的选取在高端器件开通时,自举二极管必须能够阻止高压,并且应是快恢复二极管,以减小从自举电容向电源Vcc 的回馈电荷。
如果电容需要长期贮存电荷时,高温反向漏电流指标也很重要。
二极管的额定电流值式(1)和工作频率的乘积得到。
其中:二极管特性V RRM=功率端电压最大trr = 100nsI F = Q bs ×f由上式计算得知,自举电容C=0.22uF,自举二极管选取快恢复二极管HER308。
2.3 电流采样电路的计算采样电阻为0.02R,对于STM32的ADC采样来说,就算电流达到了2A,那么采集到康铜丝的电压才0.04V,ADC精度是达不到的,所以电流采集我们采用运放构成差动放大电路对采样信号进行放大,然后通过软件来处理电压到电流的转换关系。