2022年山东省大学生电子设计竞赛高效直流稳压电源.pdf

2014 年山东省大学生电子设计竞赛(C 题)论文标号：012C002 题目：高效直流稳定电源（C题）学校：山东交通学院学院：信息科学与电气工程学院参赛学生：联系方式：2014 年 9 月 8 日2014 年山东省大学生电子设计竞赛(C 题)论文标号：012C002 题目：高效直流稳定电源（C题）学校：山东交通学院学院：信息科学与电气工程学院参赛学生：联系方式：2014 年 9 月 8 日文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 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PWM控制模块方案一：采用 SG3524 SG3524 内部包含基准电压源UREF、振荡器 OSC、比较器 C、误差放大器 EA、触发器 FF、限流保护比较器CL、输出关断电路和两只输出晶体管Q1、Q2，单个输出的时候占空比为 45%，双通道输出时占空比高达90%。方案二：脉宽调制控制器LT494 脉宽调制控制器 LT494具有以下特点：1、集成了全部的脉宽调制电路；2、片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）；3、内置误差放大器；4、内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力；5、推或拉两种输出方式。综合以上方案，为了使系统具有足够的效率和较低的功耗，选用方案一。1.3.3 AD 转换芯片的选择方案一：ADS1256 芯片其具有：1、24 位无数据丢失；2、可配置为 8 路单极输入或 4 路差动输出；3、采集卡的采集速率为30KS，精度可达到 0.00001；4、带有可编程数字滤波器；5、带有输入缓冲器；6、带有串行外设接口；7、正常模式下功耗为38m；8、备用模式下功耗为0.4mW；9、模拟输入电压为5V，数字电压为 1.8 3.6V。方案二：ADS1118 芯片其具有：1、16 位 ADC 采集芯片；2、宽电压供电：2.0v-5.5v；3、低电流消耗：连续模式 150ua 单次模式自动断电；4、可编程数据速率：8sps 到 860sps；5、内部精度电压参考；6、内部温度传感器：最大 0.5；7、误差内部时钟发生器。考虑检测的精度系数、转换速率、需要转换的通道数以及系统功耗，选择方案一。1.3.4 DA 转换芯片的选择方案一：DAC8501 芯片文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 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MSP430F2274，采用 SG3524脉宽调制芯片产生PWM控制信号控制 MOS 管通断，用 ADC1256 测量输出并使液晶模块显示输出值，用DAC8501采取数据实现对输出的步进功能控制。2 系统硬件设计2.1 系统框图系统结构框图如图 1。图 1 系统框图系统中，MSP430F2274 为主控芯片，实现人机接口和参数设定，使电源在在输入为1316V 的条件下，输出电压可调范围为510V 或输出电流的可调范围为150mA 1500mA。采用 SG3524脉宽调制芯片产生PWM 控制信号控制 MOS 管通断，通过直流转换电路输出稳定可调电压作为稳压源、稳流源的电源。用ADC1256 测量输出，得到反馈电压用 DAC8501 采取数据实现对输出的步进功能控制。采用串联式稳压电路结合PID算法实现稳压、稳流。该设计的各项调整率的指标都很高。2.2 系统电路原理图文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 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CDS1950MOSFET电力场效应晶体管在导通时只有一种极性的载流子参与导电，是单极型晶体管。电力场效应晶体管是用栅极电压来控制漏极电流的因此它的显著特点是：驱动电路简单、输入阻抗大、工作频率高、且不存在二次击穿问题。2.4 系统控制电路的设计2.4.1 主控制器采用 MSP430F2274 控制器。MSP430F2274 单片机是由 TI 公司生产一种 16位的单片机。5 种低功耗省电模式,从待机到唤醒的响应时间不超过1s,片内高频时钟源,频率高达 16MHZ,内部还有低功耗低频振荡器32KHZ晶振模块。除此,其还具有非常强的处理能文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 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C在输入电压升高时，给电容器充电，可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时，电容两端电压以指数规律放电，就可以把存储的能量释放出来。经过滤波电路向负载放电，负载上得到的输出电压就比较平滑，起到了平波作用。文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 ZQ9L9M2C4J6文档编码:CL8D8S5Y9Z4 HW9E8F9F6K10 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