双向DCDC变换器.doc

2015年全国大学生电子设计竞赛 （题） 学号： 吕 刚 20年12月日 摘 要 在本次设计中恒压部分完全有硬件控制，硬件自身形成一个闭环控制回路，对电压进行调节使其恒定题目要求的精度范围。单片机通过光耦电路的工作与停止，恒流部分由PWM调节占空比，使其恒流。 关键字 电池充放电 升压降压 XL4016 XL6019 STM32  目 录 系统方案 1 1、的论证与选择 1 2、测量控制方案和辅助电源的论证与选 1 3、 的论证与选 1 二、系统理论分析与计算 2 电路与程序设计 3 1、电路的设计 3 （1）系统总体框图 3 2、程序的设计 5 （1）程序功能描述与设计思路 5 （2）程序流程图 6 3、程序流程图 7 四、测试 7 附录1：电路原理图 9 附录2：源程序 10 双向DC-DC变换器（题） 【组】 系统方案 1、的论证与选择 综合以上种方案，。 2的论证与选 由于瑞萨单片机开发套件数量有限，所以我们选择了一款相对便宜，速度快，性价比较高的STM32103V8T6作为控制器，显示部分由于收到题目对作品重量的要求，选择了质量轻，分辨率较高的0.96寸OLED屏幕显示。由于市场上所售开关电源模块的，纹波大的因素，所以辅助电源选择了一个较小的9V变压器，进行，整流滤波作为辅助电源。 控制方法的论证与选系统理论分析与计算 2.2 放电电路设计分析 XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路，可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS。XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。PWM控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。内置过电流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能。典型应用电路如下 2.1 充电电路设计分析 充电电路也就是一个降压电路，并且要求是一个恒流源，本次竞赛选取XL4016为核心降压芯片，其结构如图所示。 XL4016降压模块电路图如下所示 2.2 放电电路设计分析 XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路，可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS。XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。PWM控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。内置过电流保护功 能与EN脚逻辑电平关断功能。典型应用电路如下 三、电路与程序设计 1、电路的设计 （1）系统总体框图 系统总体框图如图3-1所示，主要由辅助电源、测控电路、双向DC-DC变换电路等组成，辅助电源为测控电路供电，测控电路用于检测和控制双向DC-DC电路，以及电压电流的采集与控制。 降压电路原理 降压电路采用XL4016型8A，180KHz，40V，PWM降压型直流对直流转换器，最大效率可达96%。输出1.25V到36V可调，8A恒定输出电流能力。 如下图3-2所示为XL4016降压部分电路图，通过对FB引脚的控制，可有效的实现电流及电压的控制。该转换器外围器件少，低纹波，调节简单，内置短路保护功能。PWM占空比0%到100%连续可调。 （图3-2） （3）升压电路原理图 升压电路使用XL6019型220KHz、60V、5A开关电流升压/降压型DC-DC转换器。可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS、XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。PWM控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。内置过流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能。使用单片机控制EN引脚实现对升压模块开启与关断。 （图3-3） 测控电路电路原理图 测控电路如图3-4所示，通过电阻分压滤波后，使用单片机ADC采样，得到输入、输出电压，以及电流和2.5V基准电压，使用TL431产生2.5V基准电压用于矫正。恒压恒流控制使用单片机输出PWM，经滤波后使用LM358跟随，增强驱动能力，同时可减小输入控制端的能量消耗。使用比较器比较设定值与输出值，再控制芯片的工作状态。 （图3-4）电源 为减小高频干扰，辅助电源使用220V到9V普通变压器，经整流滤波后使用7812和HT7333分别输出12V和3.3V电压为LM358和单片机小系统板供电。 2、程序的设计 （1）程序功能描述与设计思路 程序功能描述 程序设计思路 3程序流程图 1、 Vin/Vout 2、程序流程图 四、测试 4.1 测试仪器 5位半数字万用表，4位半万用表 4．2测试数据与分析 （1）U2=30V条件下对电池恒流充电，电流I1在1-2A变化过程中测量值如下表： 按按键次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I1测量值（A） 1 0.99 1.01 1.06 1.07 1.1