双向dc-dc变换器(a题)报告材料

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1、实用文案2015年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题）标准文档实用文案2015年8月16日标准文档实用文案摘要:本系统以同步整流电路为核心构成双向DC--DC电路，用两块LT8705构建双向DC—DC,当系统选择了充电模式，则关断放电的LT8705模块，当放电的时候则关断充电LT8705模块。自动模式的时候通过系统自动调整输入输出模式，使得系统达到稳定。系统充电电流I1在1~2A范围内步进可调；设定I1=2A后，U2在24~36V范围内变化时，充电电流I1的变化率小于1%；设定I1=2A，在U2=30V条件下，变换器的效率达到95%；12864实时显示充电电

2、流的数值，精度误差小于2%；具有过充保护功能；放电模式时，保持U2=30±0.5V，变换器效率达到97%，满足题目要求。关键词：双向DC-DC电路；LT8705；关断保护标准文档实用文案目录一、系统方案11.1双向DC-DC电路方案论证与选择11.2电流监测反馈模块的选择21.3电流电压测量AD模块的论证与选择31.4辅助电源的选择31.5单片机的选择4二、理论分析与计算42.1提高效率的方法4三、核心部分电路及程序设计5四、测试方法与数据6五、结果分析8六、参考文献8标准文档实用文案一、系统方案1.1双向DC-DC电路方案论证与选择方案1：采用双向Buck-BoostD

3、C-DC变换电路。工作原理：当Q2保持关断，Q1采用PWM工作方式工作时，变换器实际是一个Buck电路，能量从V1传到V2。当Q1保持关断，Q2采用PWM工作方式工作时，交换器相当于一个Boost电路，能量从V2传到V1。如图1所示。其可以实现降压充电又可实现升压输出，有较好的灵活性。驱动开关管部分电路简单，但效率达不到要求。图1双向Buck-BoostDC-DC变换电路方案2：采用LT8705降压-升压型DC-DC控制器，该器件可以在输入电压高于、低于或等于输出电压的情况下运作。输入电压范围：2.8V至80V；输出电压1.3V至80V。同步整流：效率高达98%，可同步的

4、固定频率：100KHz至400KHz。该方案的优点，效率极高，可以很好的满足题目的效率要求。电路原理图见附图1。方案3：采用双向半桥DC-DC变换电路。如图2，电路由两个半桥组成，高压侧为电压型半桥，低压侧为电流型半桥Lr为变压器漏感与外加电感之和。由于变压器的激磁电感Lm远远大于漏感，因此可以将其忽略。该方案电路相对复杂，且有变压器整个系统质量偏重，效率较低，不符合题目要求。标准文档实用文案图2双向半桥DC-DC变换电路分析：方案二效率更高，且电路简单易实现，故选用LT8705作为双向DC-DC电路的主要芯片。1.2电流监测反馈模块的选择方案1：采用INA196电流采样

5、芯片，INA194是16位电流检测器。共模电压范围-16到+36v，工作温度范围-45°C到+125°C，在整个工作温度范围内，误差小于3%；带宽可达500kHz；静态电流最大值900uA；输出电压正比于检测电流，检测电流范围大；内部运放输出接近电源电压：与V+差0.1V，与GND差3mV，工作温度范围-45°C到+125°C，该方案的优点是：精度高，功耗低，电路简单易实现。方案2：采用MAX471精密电流传感放大器MAX471。MAX471内置35mΩ精密传感电阻,可测量电流的上下限为±3A。所需的供电电压VBR／VCC为3～36V,所能跟踪的电流的变化频率可达到130

6、kHz。该方案的优点：响应速度快，精度可观。方案3：采用AD8221精密仪表放大器，AD8221是一款增益可编程、高性能仪表放大器，相比于同类芯片其相对于频率的共模抑制比（CMRR）最高，从而打打降低对滤波器的要求，该器件的额定工作温度为-40°C至+85°C，该方案的优点：功耗低，速度快。分析：AD8221的精度相比于其他两个芯片更高，且性能最佳，故选用AD8221作为电流检测反馈模块的主要芯片。标准文档实用文案1.3电流电压测量AD模块的论证与选择方案1：分别采用电流电压型模数转换芯片ADC0832和ADC0809。ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨

7、率、双通道A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。单个+5V电源供电。该芯片，分辨率相对较低，不符合题目的分辨率要求。方案2：采用ADS8688单电源8通道逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)，其工作时的吞吐量可达500kSP