2016年全国大学生电子设计竞赛A题论文

《2016年全国大学生电子设计竞赛A题论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2016年全国大学生电子设计竞赛2016年7月28日III摘要本设计以TI公司的MSP430G2553单片机作为控制核心，设计制作了一种降压型开关稳压电源。该电源主电路为同步整流BUCK电路，通过LM5117驱动CSD18532KCSMOS场效应管实现稳压输出，电流检测电路使用TI的高精度检流芯片INA282实现对电路的保护，系统效率可达到89%。达到了设计要求中的各项指标。关键词：LM5117同步整流BUCK电路MSP430G2553INA282III目录一、系统方案41.1DC-DC驱动模块的比较与选择41.2主控制器的比较与选择41.3过流保护方案的比较与选择4

2、1.4单片机供电模块的比较与选择5二、系统理论分析与计算52.1主要器件参数选择及计算52.1.1定值电阻RT的计算52.1.2输出电感L0的选取52.1.3电流检测电阻Rs的选取52.1.4输出电容Co的选取52.1.5过流保护电路中检流电阻的选取62.2提高效率的方法62.3降低纹波的方法62.4DC-DC变换方法62.5稳压控制方法7三、电路与程序设计73.1主回路与器件的选择73.1.1电路主回路73.1.2电路器件选择73.2控制电路及程序83.2.1控制电路83.2.2主程序流程图83.2.3部分源程序代码8四、系统测试84.1测试方案及条件84.1.1测

3、试仪器84.1.2测试方法84.2测试过程及结果84.3测试结果分析9附录1：程序流程图10附录2：部分源代码12III一、系统方案本设计采用BUCK电流斩波电路，单片机控制输出两路PWM信号经过TI芯片IR2110驱动高端和低端N沟道MOSFET，通过控制PWM的占空比来控制两个MOSFET导通和关断的时间进而调节输出电压。当高端MOSFET导通时，低端MOSFET断开；同理当低端MOSFET导通时，高端MOSFET断开，从而实现了同步整流效果。VIN单片机供电模块MCU降压稳压直流电源负载RLADPWM识阻抗R别图1.1系统设计方案总体框图1.1DC-DC驱动模块

4、的比较与选择方案一：采用TI芯片IR2110直接驱动MOSFET，它属于自举升压原理的驱动。单片机控制输出两路PWM信号经过IR2110驱动高端和低端N沟道MOSFET，通过控制PWM的占空比来控制两个MOSFET导通和关断的时间进而调节输出电压。方案二：采用TI公司生产的LM5117同步降压控制器，它具有5.5V-65V宽电压工作范围，工作频率可以在50kHz到750kHz范围内设定。包含几个大电流NMOS驱动器和一个相关的高边电平转换器，可自适应死区时间控制来驱动外部高边和低边NMOS功率开关管。经比较，LM5117Z控制器集成了高边和低边NMOS驱动器可以自适应

5、死区时间，LM5117自带同步整流功能，更易于提高效率。故采用方案二，使用TI公司的LM5117作为DC-DC驱动控制模块。1.2主控制器的比较与选择方案一：采用通用的MCS-51系列单片机，由于不带A/D和D/A转换器且运算速度较慢，外围电路使得整个系统硬件电路变得复杂，同时51单片机获得PWM较为复杂，使得系统的性价比偏低。方案二：采用德州仪器（TI）的MSP430G2553为主控制器。MSP430拥有丰富的片内资源，内置16位定时器具有捕获和比较功能，内置10位的数模转换器，可以输出PWM信号。430独特的超低功耗设计，可以显著降低系统功耗提高效率。经比较，MS

6、P430单片机可以满足系统控制的要求，并且其具有超低功耗的特点可以显著降低电源损耗提高系统效率。所以选用MSP430G2553单片机作为系统的主控制器。1.3过流保护方案的比较与选择方案一：采用AD620运放，AD620是一个低成本、高精度的仪表放大器，使用方便。但输入共模电压范围太小且静态功耗较大，无法满足题目要求中的电压及功耗要求。13方案二：采用专用TI检流芯片INA282进行电流检测，INA282是TI的电流分流模拟输出型电流感应放大器，其电压增益为50倍，共模抑制比较高，测量准确。利用INA282实现检流功能，电路简单，且静态功耗较小。经比较，由于AD620

7、的电压范围不能满足题目要求，故采用方案二，使用TI的高精度检流芯片INA282作为电流检测的方案。1.4单片机供电模块的比较与选择方案一：以MP2307芯片为电源供电芯片，使用一体成形功率电感和同步整流控制芯片，体积更小，效率更高。方案二：用lm7805三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少。但当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。需安装足够大的散热器。综合以上两种方案，由于本设计对重量选择方案一。二、系统理论分析与计算2.1主要器件参数选择及计算2.1.1定值电阻RT的计算较高频率的应用体积较小，但损耗也较高。在我们方案中，选定330