伏稳定开关电源模块的设计_毕业论文设计.docVIP

8伏稳定开关电源模块的设计 摘要：本系统以超低功耗单片机MSP430为控制核心，利用MOS管和电感构成DC/DC（Buck）变换单元，实现系统由24V降到恒定8V的功能要求；利用MSP430调整PWM波的占空比来实现电流自动分配为1:1、1：2或者任意比例输出的目的；利用独立键盘来控制系统的电源开关、电流比例自动调整、自设比例等的要求。此外还有按键、显示、报警等功能。本设计除了完成基本功能和发挥部分以外，还进行了创新发挥，液晶显示显示输入电流和电压，并在短路保护时进行语音播报和显示。 关键词：MSP430；关电源；PWM；电流自动分配 1引言 1.1选题的目的和意义 电源是各种电子设备的必不可少的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标。目前采用的有两种：线性电源，开关电源两大类。主要优点：体积小、重量轻（体积和重量只有线性电源的20～30%）、效率高（为60～70%，而线性电源只有30～40%）、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化开关电源，就是把市电整流过后得到的直流电压，利用开关的导通和关断，将该电压截成矩形波(当然，实际的波形并非完美的矩形波，而是会有过冲)，这样做的意义就是把高能量切割成无数个低能量，传递到输出端去，输出端会通过输出电压高低，对输入端进行反馈(调整切割的频率，以及切割的宽度大小——占空比)，达到稳定输出电压的目的 图1 系统结构框图 3 开关电源的硬件设计 3.1系统硬件的整体组成部分 系统硬件整体主要分为电压转换电路和电流采样分配两部分，24V电源对并联DC-DC模块进行供电，输出恒定的8v直流电压，经过电流的采样和比例自动调整得到不同比例的电流比，电流值通过液晶进行显示；控制器通过采样适时调整pwm的占空比，控制输出电压为稳定的8v；控制器通过调整pwm占空比调整电流，当整体的电流值大于4.5A时，控制器进行过流保护，并能够自动恢复。整个系统的供电和电流比例的1:2调整通过键盘进行通断与设置。整个系统经过测试，单元电路能够很好的协调工作。 系统整体电路图如下图2所示： 图2 系统总硬件电路图 3.2控制器工作电路设计 MSP430单片机内部有MSP430的时钟、低功耗、各种端口、定时器、LCD、硬件乘法器、12位AD转换。在低功耗方面，其处理其功耗（1.8—3.6V,0.1—400uA，250UA/MPS）和口线输入漏电流在世界都是最低。MSP430的RAM数据保持模式下耗电仅为0.1uA，活动模式耗电250uA/MIPS，I/O输入端口的漏电流最大仅为50nA。在4kHZ，2.2V条件下单片机电流为2.5uA，在1MHZ，2.2V条件下单片机电流为280uA。在本系统中考虑到功耗低、所用I/O较多的要求，采用它是极为方便的。电路图如下： . 3.3 DC_DC模块设计 该部分的设计采用单片机MSP430控制占空比，输出PWM波，利用PWM波控制mos管P60NF06的通断，鉴于单片机输出的电平较小，在mos管的控制级加一个放大三极管。由于mos管本身的功耗，我们采用两个mos管并联，以减小mos管的内阻，降低压降损耗。后级采用BUCK降压电路，对24V电压进行降压处理，得到稳定的8V电压。DC_DC模块电路图如图4所示： 3.4过流保护及自动恢复电路的设计 本电路采用温度漂移小的康铜锰铜丝作为采样电阻，其电阻率为1.3Ω/m,考虑到单片机的识别能力及功耗问题，经反复测试，选用电阻值为0.1Ω，可以精确采样到其两端电压，经过公式： 计算输出电流值，当其输出总电流达到4.5A时，单片机进行过流动作保护。当电流故障排除后，电源输出自动恢复。 3.5均流分配电路设计 本系统的DC_DC恒压后，为达到均流和电流比例自动分配，我们通过单片机控制输出PWM波控制MOS管的通断，两路电流分别进行电流取样输入单片机，单片机分析控制各自支路的PWM占空比控制电流，从而达到均流的目的，具体电路图如下图5所示： 3.6蜂鸣器电路设计 为了保护系统，我们设计了蜂鸣器电路与单片机相连，当负载短路时进行保护。具体电路图如下图6所示： 3.7键盘模块电路设计 考虑到本系统的设计要求，键盘只需要如右图所示即可满足要求。电路图7所示： 4 系统的软件设计 图4为系统主程序流程图。系统初始化后，当复位键按下后，系统进入额定功率输出状态，通过按键控制电流比例输出，并输出的电压、电流显示在显示屏上；MSP430单片机在电流比的预设值下，通过AD采样控制PWM波达到合适的频率和占空比，来控制输出电压和稳定的电流比。当系统输出电流达到4.5A,系统自动断开输出，进行保护动作，并且在排除过流保护后，电源自动恢复正常。 主程序 #include msp