2015全国电设A题论文要点.pdf

全国电子设计大赛设计报告 2015 年全国大学生电子设计大赛 双向DC-DC 变换器 （A 题） 2015 年8 月15 日 – 1– 全国电子设计大赛设计报告 摘要 本系统以Freescale 公司的MK60DN512VLQ10 单片机为控制核心，单片机控制双 向DC-DC 变换器，实现恒流和恒压的转换，实现控制分别给5 节电池组充电放电，实 现负载上的电压保持不变。其中双向DC-DC 变换器由BUCK 电流源和BOOST 恒压源 通过继电器相互切换实现，安全可靠，其中电流源效率在91% 以上，电压源效率96% 以 上，液晶显示等操作有良好的人机交互界面，通过单片机的PID 控制可以实现对于电池 组的自动切换，并且保持输出电压为30V 不变。并且可以通过手机APP 无线控制电流， 同时监测电池的容量，防止电池欠压减小电池寿命。 关键词：双向DC-DC 、K60 、PID –2– 全国电子设计大赛设计报告 目 录 摘要 2 一、系统方案设计、比较与论证 4 1. 双向DC-DC 变换部分对比设计。 4 2. 电流源和电压源的方案选择 4 二、电路与程序设计 5 （1）电路设计 5 （2 ）提高效率方法 8 （3 ）程序设计 9 三、测试方案与测试结果 10 1.测试方案 10 2.测试条件 10 3.测试结果及其完整性 10 附件 12 –3– 全国电子设计大赛设计报告 一、系统方案设计、比较与论证 1. 双向DC-DC 变换部分对比设计。 根据题目，可知实现双向DC-DC 方案由如下几种： 方案一：同电路使用两个开关管实现电路的buck 电路和boost 电路的切换。优点： 电路简单，原理简明，可靠性高。缺点：双向控制困难，不容易实现软件测量与控 制。而且电感电容很难匹配。 Q1 L V 1 D2 V2 Q2 D1 Buck方向 Boost方向 图1. 1 同电路双向DC-DC 电路原理图 方案二：将电流源和电压源分别做，通过继电器的切换电路实现双向DC-DC 变换。 优点：效率可以调整的很高，实现电路的匹配很容易，使 DC-DC 变换可靠高效。 缺点：对于开关电源的小型化不符合，可能体积较大。 由于试验调整阶段，系统的可靠性和效率是最需要注意的地方，采用第二套方案， 实现效率和可靠性的综合，实现双向DC-DC 变换。 2. 电流源和电压源的方案选择 方案一：利用开关电源芯片TL494 实现电流源和电压源，利用硬件反馈和软件PID 调节实现对电流和电压的稳定。 方案二：利用TI 公司的电源芯片LM2