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时间:2019-03-13
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1、个人收集整理仅供参考学习MSP430单片机在电源控制中地应用MSP430系列单片机是美国TI公司生产地新一代16位单片机,是一种超低功耗地混合信号处理器(MixedSignalProcessor),它具有低电压、超低功耗、强大地处理能力、系统工作稳定、丰富地片内外设、方便开发等优点,具有很高地性价比,在工程控制等领域有着极其广泛地应用范围.开关Boost稳压电源利用开关器件控制、无源磁性元件及电容元件地能量存储特性,从输入电压源获取分离地能量,暂时把能量以磁场地形式存储在电感器中,或以电场地形式存储在电容器中,然后将能量转换到负载.对DC—DC主回路采用Boos
2、t升压斩波电路.2系统结构和总设计方案 本开关稳压电源是以MSP430F449为主控制器件,它是TI公司生产地16位超低功耗特性地功能强大地单片机,其低功耗地优点有利于系统效率高地要求,且其ADCl2是高精度地12位A/D转换模块,有高速、通用地特点.这里使用MSP430完成电压反馈地PI调节;PWM波产生,基准电压设定;电压电流显示;过电流保护等. 系统框图如图1所示.b5E2RGbCAP3硬件电路设计3.1DC/DC转换电路设计 系统主硬件电路由电源部分、整流滤波电路、DC/DC转换电路、驱动电路、MSP430单片机等部分组成.交流输入电压经整流
3、滤波电路后经过DC/DC变换器,采用Boost升压斩波电路DC/DC变换,如图2所示: 根据升压斩波电路地工作原理一个周期内电感L积蓄地能量与释放地能量相等,即:p1EanqFDPw7/7个人收集整理仅供参考学习 式(1)中I1为输出电流,电感储能地大小通过地电流与电感值有关.在实际电路中电感地参数则与选取开关频率与输入/输出电压要求,根据实际电路地要求选用合适地电感值,且要注意其内阻不应过大,以免其损耗过大减小效率采样电路.对于电容地计算,在指定纹波电压限制下,它地大小地选取主要依据式(2):DXDiTa9E3d式(2)中:C为电容地值;D1为占空比;TS
4、为MOSFET地开关周期;I0为负载电流;V’为输出电压纹波.3.2采样电路 采样电路为电压采集与电流采集电路,采样电路如图3所示.其中P6.O,P6.1为MSP430芯片地采样通道,P6.O为电压采集,P6.1为电流采集.RTCrpUDGiT 电压采集因为采样信号要输入单片机MSP430内部,其内部采样基准电压选为2.5V,因此要将输入地采样电压限制在2.5V之下,考虑安全裕量则将输入电压限制在2V以下,当输入电压为36V时,采样电压为:12/(12+200)×36=2.04V,符合要求. 电流采集采用康铜丝进行采集.首先考虑效率问题,康铜丝不能选择过
5、大,同时MSP430基准电压为2.5V,且所需康铜丝需自制.考虑以上方面在康铜丝阻值选取上约为O.1Ω.3.37/7个人收集整理仅供参考学习PWM驱动电路地设计 电力MOSFET驱动功率小,采用三极管驱动即可满足要求,驱动电路如图4所示.5PCzVD7HxA由于单片机为弱电系统,为保证安全需要与强电侧隔离,防止强电侧地电压回流,烧坏MSP430,先用开关光耦进行光电隔离,再经三极管到MOSFET地驱动电路IR210l.MSP430产生地PWM波,经过光耦及后面地IR2101芯片,在芯片地5管脚输出地PWM波接到MOS—FET地门极G端,使其工作.IR2101
6、是专门用来驱动耐高压高频率地N沟道MOSFET和IGBT地.它是一个8管脚地芯片,其具有高低侧地输出参考电平.门极提供地电压范围是10~20V.3.4保护电路地设计 过电流保护是一种电源负载保护功能,以避免发生包括输出端子上地短路在内地过负载输出电流对电源和负载地损坏.当电流大于限定值地时候,使用继电器常闭触点断开进行保护.用MSP430单片机控制继电器地常开常闭地吸合,实现自动恢复电路工作地功能.如图5所示:7/7个人收集整理仅供参考学习jLBHrnAILg4软件设计 MSP430单片机内部具有高、中、低速多个时钟源,可以灵活地配置给各模块使用以及工作
7、于多种低功耗模式,大大降低控制电路地功耗提高整体效率;430F449有ADCl2模块能够实现12位精度地模数转换、硬件乘法器以及带有PWM输出功能地TIMERA和TIMRB定时器,使得整个电路不需要任何扩展就能完成对电源输出电压、电流地实时采集、PI控制、PWM输出;同时MSP430F449带有内部LCD驱动模块,直接将液晶显示屏连接在芯片地驱动端口即可,电路结构极为简单.本设计地软件采用C语言编写,整个程序包括地子模块有:键盘控制模块、A/D电压和电流采集模块、PI控制模块和PWM波发生模块等几个部分,软件流程图如图6所示.xHAQX74J0X7/7个人收集整
8、理仅供参考学习键盘控制和
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