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2015年学生电子设计竞赛 双向DC-DC变换器(题) 【组】 小 组 成 员: 郝济耀 杨振宇 朱传林 学 校: 济南大学 学 院(中心): 自动化与电气工程学院 赛前指导老师: 梁立新 况明明 编 号: 002A15 2015年月日 目录 摘要 I 目录 II 一、方案论证 1 二、电路与程序设计 1 2.1 系统总体框图 1 2.2 双向DC-DC主回路 1 2.3 双向DC-DC主回路器件 2 2.4 测量控制电路 2 2.5 控制程序 2 三、理论分析与计算 2 3.1 TL494频率 2 3.2 电压跟随器端电阻取值 3 3.3 LM358反相放大器比例 3 3.4 Freescale XS128 DA算法 3 3.5 提高效率的方法 3 四、测试方案与测试结果 3 4.1 测试仪器 3 4.2 测试方案 4 4.3 测试结果 4 4.4 测试分析与结论 4 五、结束语 5 参考文献 6 附录一 双向DC-DC主回路电路原理图 7 附录二 测量控制电路原理图 8 附录三 部分控制程序 9 一、方案论证 方案一:利用LM317设计恒压恒流源电路,LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块,是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时,317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时,317稳压块就可以输出稳定的直流电压。TL494是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于桥式单端正激双管式、半、全桥式开关电源 图2-1系统总体框图 2.2 双向DC-DC主回路 Buck降压,其输出平均电压Uo小于输入电压Ui,输出电压与输入电压极性相同。Boost升压斩波电路,其输出平均电压Uo大于输入电压Ui,输出电压与输入电压极性相同 3.1 TL494频率 TL494 是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,内置线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的电阻 RT 和电容 CT 来进行调节,其振荡频率为: ,TL494频率一般 50-100khz比较好,计算得出RT=3.3K欧,CT=10nF。 3.2 电压跟随器端电阻取值 双向DC-DC电路中采样电阻设置为 两个0.2欧姆并联0.1欧,最大电流2A的时候为200mV 小信号,选用LM358进行阻抗变换后放大,放大40倍为8V, 正好满电流2A时候输出8v 和DAC输出的最高幅值相差不大。 3.3 LM358反相放大器比例 K=Rf/R1,本系统中要求反向放大比例为40倍,所以取Rf为100K,R1为2.5K。 3.4 Freescale XS128 DA算法 输出模拟电压V=2*Vref*(dignum/0x1000),注:dignum后四位为:0x0000~0x0fff,所需输入的数字信号值为16位数,其中D15~D12为特殊位设置,D11~D0为数据位000~~fff,变换器最大输出电压为5V,所以取参考电压为2.5V。 3.5 提高效率的方法 BUCK电感最好是多股并绕,不过考虑到电流不大,电感磁芯可以选小一点的,建议变压器磁芯开气隙,如果用环形的请用铁氧体而非铁粉芯,另外注意铁氧体电感设计要得当,电感量太小容易饱和影响输出效率,电感量太大会出不了功率。 四、测试方案与测试结果 4.1 测试仪器 直流稳压电源、数字万用表、示波器、电子称(最大称重5kg) 4.2 测试方案 1、测量电流控制精度 采集电路实际电流与设定值电流,通过求得电流控制精度。 2、测量电流变化率 设U2=36V时,充电电流值为;U2=30V时,充电电流值为;U2=24V时,充电电流值为,则,求得电流变化率。 3、DC-DC变换器效率 ,其中,,求得DC-Dc变换器效率。 4.3 测试结果 电流控制精度 (A) 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 (A) 1.04 1.25 1.48 1.71 1.91 2.15 4% 4.1% 5.7% 6.8% 6.1% 7.5% 电流变化率 24V 30V 36V 2.02A 2.03A 2.04A S 0.49% 4.4 测试分析与结论 由测试结果分析,本系统较好的完成了基本部分和发挥部分。并且本系统外加入了温度检测模块,具有良好的安全保障。 五、结束语 在完成本设计的过程中,我们
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