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完成时间：2012-12-10
工程实践与科技创新[3A] 设计报告 2012年12月10日
项目名称：DC-DC开关电源模块及其控制系统 设计小组编号： 设计小组名单：
上海交通大学 电子信息与电气工程学院
摘 要：
这篇报告主要是关于单片机控制、采样的开关稳压电源系统。
主要阐述了降压型DC-DC开关电源及其控制、反馈电路的设计，并分为DC—DC变换、单片机控制输出电压、单片机闭环参与控制DC—DC的输出。本报告也包括了电路参数的选取，硬件的工作原理和软件的编程思想，系统测试结果，使用说明，实验心得，实物照片和实验中遇到的问题等。
关键词：
DC-DC开关电源，开环控制， 闭环控制， ATmega16单片机，A/D转换，有源低通滤波器
ABSTRACT
This report mainly deals with power supply system with singlechip microsystem controlled and sampled.
The whole system consists of DC-DC switch power supply microsystem, singlechip microsystem,, voltage-controlled microsystem, voltage measure microsystem and so on. This report details in the design method of every subsystem, hardware principles and software algorithm, along with the result of the test of the system, user’s instructions, difficulties during the experiment, etc.
KEYWORDS
DC-DC switch power supply,open-loop control，close-loop control, ATmega16 singlechip, A/D convertor，Liquid Pressure lowpass Filter
上海交通大学 电子信息与电气工程学院 地 址：东川路800号 邮 编：200240
目 录
1. 概述 ...................................................................................................................... 1 1.1 编写说明 ....................................................................................................... 1 1.2 名词定义 ....................................................................................................... 1 1.3 硬件开发环境 ............................................................................................... 1 1.4 软件开发环境 ............................................................................................... 2 1.5 缩略语 ........................................................................................................... 2 2. 系统总述 .............................................................................................................. 3 2.1 系统组成 ........................................................................................................ 3 2.1.1 DC-DC开关电源子系统 ........................................................................ 3 2.1.2 电压控制子系统： ................................................................................ 4 2.1.3 电压测量子系统： ................................................................................ 4 2.1.4 单片机子系统： .................................................................................... 5 2.2 系统的主要功能 ............................................................................................ 5 2.2.1 DC－DC开关电源模块 ......................................................................... 5 2.2.2 输出电压控制模块 ................................................................................ 5 2.2.3 输出电压测量模块 ................................................................................ 5 2.2.4 单片机PWM输出子系统 ..................................................................... 5 3. DC-DC开关稳压电源模块的设计 .................................................................... 6 3.1 主要功能与设计指标 ................................................................................... 6 3.1.1 主要功能 ................................................................................................. 6 3.1.2 设计指标 ................................................................................................. 6 3.2 设计原理 ....................................................................................................... 6 3.3 主要电路和参数设计 .................................................................................... 7 3.3.1 外围电路设计图 ..................................................................................... 7 3.3.2 核心芯片TL494简介 ............................................................................ 7 3.3.3 参数设计 ................................................................................................. 9 3.4 专项讨论 ..................................................................................................... 11
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3.4.1 纹波的抑制[2] ........................................................................................ 11 3.4.2 效率的提高 ........................................................................................... 11 4. 用单片机控制DC-DC开关电源输出电压 ..................................................... 12 4.1 单片机控制系统整体方案 ......................................................................... 12 4.1.1 单片机小系统 ....................................................................................... 12 4.1.2 资源分配 ............................................................................................... 13 4.1.3 软件总体结构和功能 ........................................................................... 14 4.2 开环控制系统的硬件电路 .......................................................................... 18 4.2.1 主要功能与设计指标 ........................................................................... 18 4.2.2 基本设计原理 ....................................................................................... 18 4.2.3 主要电路和参数设计 ........................................................................... 19 4.2.4 元件参数列表 ....................................................................................... 24 4.2.5 温飘问题讨论 ....................................................................................... 24 4.3 开环控制系统的软件控制 ......................................................................... 24 4.3.1 功能描述 ............................................................................................... 24 4.3.2 开环控制模式的实现方法和设计思路 ............................................... 24 4.4 闭环控制系统的硬件电路 .......................................................................... 25 4.4.1 主要功能与设计指标 ........................................................................... 25 4.4.2 设计原理 ............................................................................................... 25 4.4.3 主要电路和参数设计 ........................................................................... 25 4.5 闭环控制系统的软件控制 ......................................................................... 26 4.5.1 功能描述 ............................................................................................... 26 4.5.2 闭环实现方法和设计思路 ................................................................... 27 5. 致谢 .................................................................................................................... 28 6. 参考文献 ............................................................................................................ 29 7. 附录A 系统操作说明书 ................................................................................ 30 7.1 系统功能 ..................................................................................................... 30 7.2 性能指标 ..................................................................................................... 30 7.3 接线方式 ...................................................................................................... 30
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7.4 按键操作 ..................................................................................................... 30 8. 附录B 测试和分析 ........................................................................................ 31 8.1 测试项目和方法 ......................................................................................... 31 8.1.1 DC-DC电源模块独立测试 .................................................................. 31 8.1.2 用ATMega16单片机控制电源模块输出电压 ................................... 32 8.2 测试的资源 ................................................................................................. 33 8.3 测试结果及分析 ......................................................................................... 33 8.3.1 DC-DC电源模块独立测试 .................................................................. 33 8.3.2 用ATMega16单片机开环控制功能 ................................................... 33 8.3.3 用ATMega16单片机闭环控制功能 ................................................... 34 9. 附录C 课程学习心得和意见建议 ................................................................ 35 10. 附录D 实物图 ................................................................................................. 36 11. 附录E 软件程序清单 .................................................. 错误！未定义书签。
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