基于單片機的降壓型dc-dc變換實驗系統設計_綜合設計說明書-資料下載頁

【導讀】降壓型DC-DC變換基本原理；、DLC濾波電路和MSP430單片機使用方法；MSP430單片機原理，掌握C430語言編程方法。閉環穩壓程序和系統監控程序設計方法。和閉環工作模式可選。閉環控制直流輸出電壓5V-15V可調，最大輸出電流1A，調壓步進。作品中必須留有示波器、測量儀表測量端子和與實驗臺連接端子。第一周學習MSP430單片機使用方法，查找相關資料。第二周設計MSP430單片機程序和焊裝基于單片機的降壓型DC-DC變換實驗系統。提交作品及設計說明書，評定專業綜合設計成績。課程設計任務書···········································································································I. 第1章專業綜合設計的目的·························································································1. 第2章總體電路說明···································································································2. 課題背景和意義·····································································&#

　　

【正文】 0 E R / W D / I VO V D D V SS18V O U TSL A1920SL KPW ND / IR / WC S1EC S2/ R S TD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 7D B 6D B 5C S21 0 0 0 p FV C C (5 V )V C C (5 V )V C C 1T E ST 1T E ST 21 2 圖 42 MSP430F169單片機 系統 電路 降 壓式 DCDC 轉換電路的設計 降壓斬波電路（ Buck Chopper)電路結構 如圖 43 所示。 帶反電動勢負載電路如圖 4 所示， VD是 續流二極管 ； EM 是 負載出現的反電動勢 ； V 是 全控型器件 。 典型用途之一是拖動直流電動機，也可帶蓄電池負載。 圖 43降壓斬波電路 吉林化工學院 信息與控制工程學院 專業綜合 設計說明書 11 作原理 （ 1） t=0 時刻驅動 V導通，電源 E 向負載供電，負載電壓 uo=E，負載電流 io 按指數曲線上升。 （ 2） t=t1 時控制 V 關斷 ，二極管 VD 續流，負載電壓 uo 近似為零，負載電流呈指數曲線下降。 通常串接較大電感 L使負載電流連續且脈動小。 降壓斬波電路 波形圖如圖 5 所示。 數量關系 （ 1） 電流連續 時 負載電壓平均值 設連續電流為 Io，根據能量守恒定律，一個周期輸出能量為 EIt oon ，負載和蓄電池吸收能量為UItt ooff oon )+( ，得： EαETtEtt tU ==+= ono f fon ono 其中 ， ton— V 通的時間 ； toff— V 斷的時間 ； a— 導通占空比 。 A 小于等于 1， 可將降壓斬波器看作直流 降壓變壓器。 負載電流平均值： REUIo Mo = （ 2） 電流斷續 開關電源不允許出現狀態， Uo 被抬高 ， 可通過加大電感或提高 PWM 控制信號頻率方法解決。 DCDC 變換整體電路 將降壓斬波電路、 MOSEET 驅動電路、測試電路和反饋電路整體連接構成降壓型 DC_DC 變換電路，如圖 44 所示。 基于單片機的降壓型 DCDC變換實驗系統 設計 12 1uFCb4Cb2510Rb4510Rb4Rx1Rvref470uf/25v+ CQ_90131kRb2Q_9540LABtest1PWM83267451U1ADOP07AQ25KR110KR2R5GND+5V5V100KRtest1500KRp1test2C122uFC2實驗臺VDD地實驗臺VDD+ 圖 44 MSP430F169單片機 硬件 電路 整流濾波電路的設計 本設計的電源輸入為交流 220V的電網電壓（即市電），通過交流變壓器將其轉換為 10V 的交流電，經橋式整流電路和濾波電 路后把交流電轉換為直流電，如圖 45 所示。橋式整流與半波整流相比，輸出電壓的脈動小很多 [7]。由于要進行 DCDC 變換，對直流的要求不是很高，所以在整流后進行 LC 濾波，以減小整流后直流電中的脈動成分。 吉林化工學院 信息與控制工程學院 專業綜合 設計說明書 13 圖 45整流濾波電路 單相橋式整流電路 變壓器的作用是將交流電網電壓 u 變成整流電路要求的交流電壓；四只整流二極管 D1～ D4 接成電橋的形式，固有橋式整流電路之稱。在電源電壓 u的正、負半周內電流通過負載方向相同，屬全波整流。 濾波電路 濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電 抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯電容器 C，或在整流電路輸出端與負載間串聯電感器 L，以及由電容、電感組合而成的各種濾波電路。對小負載的電源，僅采用電容慮波即可。 穩壓電路 穩壓 電路 是將不穩定的直流電壓變為穩定的直流電壓的集成電路 ，一般均采用穩壓芯片制作穩壓電路。 由于穩壓 芯片 具有穩壓精度高、工作穩定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優點，在各種電源電路中得到了普遍的應用。 常用的穩壓芯片有 78XX和 79XX 系列，其中 78XX 系列為正電壓輸出， 79XX系列為負電壓輸出，輸出電壓有177。 5V、177。 9V、177。 12V、177。 15V、177。 18V等規格，最大輸出電流為 。 它的內部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩定可靠 ， 使用十分方便。 鍵盤電路設計 本系統能根據操作者的設定值輸出相應的直流電壓，所需按鍵數量很少，可使用按鍵與單片機的 I/O 口直接連接的方法構成，具體電路如圖 46 所示。本設計通過程序的手段消除和減小按鍵按下和按鍵放開過程中所產生的波動信號對系統的影響。 基于單片機的降壓型 DCDC變換實驗系統 設計 14 圖 46 鍵盤電路 吉林化工學院 信息與控制工程學院 專業綜合 設計說明書 15 結 論 本設計介紹了基于 MSP430F169 單片機的降壓式 DCDC 實驗系統設計。經框圖設計，將電路主要劃分為 MSP430 單片機系統設計、降壓式 DCDC 變換電路設計和 PCB 印刷電路板設計三個部分。 MSP430F169 單片機系統包括單片機芯片、時鐘電路、復位電路、按鍵電路和顯示電路。 降壓式 DCDC 變換電路主要包括整流濾波電路、 DCDC 變換電路、 PWM 驅動電路。 程序由 MSP430 系列單片機專用 C 語言 C430 編寫，程序經驗證，達到了設計要求。 本設計通過 MSP430F169 單片機產生的 PWM 信號經驅動信號后驅動 DCDC 變換電路工作，同時具有按鍵設定和數據實時顯 示等功能。 本設計通過理論分析和實驗證明，設計合理，達到了設計要求。 基于單片機的降壓型 DCDC變換實驗系統 設計 16 參考文獻 [1] 王兆安 ， 黃俊 . 電力電子技術 [M].北京 ： 機械工業出版社 ， 20xx. [2] 胡大可 . MSP430 系列 FLASH 型超低功耗 16 位單片機 [M].北京 ： 北京航空航天大學出版社 ， 20xx. [3] 沈建華 . MSP430 系列 16 位超低功耗單片機實踐與系統設計 [M].北京 : 清華大學出版社 ， 20xx. [4] HE Yanfei. Constant Current Source Analysis[J].Department of Physics and Electronic Science， Hunan City University， Yiyang， Hunan413049， China. [5] Jiang Yinping. Intelligent Flow Totalizer Based on MSP430 Mixed Single Microcontroller [J].IEEE Sensors Applications Symposium， 20xx(2)： 16. [6] 廖從研 ， 曲夢可 ， 榮譽 ， 尹雪莉 . 基于 MSP430 單片機的多路電氣量檢測裝置的設計 [J]， 儀器儀表學報20xx， 29(4)： 3233. [7] 劉陵順 ， 魯芳 . 一種高精度開關穩壓電源的設計 [J].儀表技術， 20xx， 29(4)： 4546. [8] YuHung Hsiaom， MinChih. Huang. Development of MSP430 Based Underwater Acoustic Recorder with MuitiMCU Framework [J].IEEE Press， 20xx(4)： 101106. [9] 江鶯 ， 王宏華 . 0C196KC 單片機開關穩壓電源的設計 [J].20xx， 33(6)： 99100. [10] 田曉梅，王月姣 . 嵌入式 C 語言在工程編程中的應用技巧 [J].中南民族大學學報 (自然科學版 )， 20xx，24(1)： 1112. [11] 張毅剛， 彭喜元等 . 單片機原理及應用 [M].北京 ： 高等教育出版社 ， 20xx． [12] 趙晶 . Protel99 高級應用 [M].北京 ： 人民郵電出版社 ， 20xx． [13] 劉祖明 . Protel DXP20xx 入門與提高 [M].北京 ： 電子工業出版社 ， 20xx．