2015年全国大学生电子设计竞赛(LED闪光灯电源)(2)

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1、..201*年全国大学生电子设计竞赛LED闪光灯电源（H题）【高职高专组】参赛学生：指导老师：201*年8月16日Word格式..目录摘要3第一章系统方案论证41.1电源变换方案论证41.2显示方案论证5第二章理论分析与计算62.1效率提高的分析62.2效率计算6第三章电路与程序设计73.1电源总体系统方案设计73.2单元电路设计73.2.1XL6009开关电源升压单元电路73.2.2MC34063无外接三极管的降压变换电路73.2.3过压报警单元电路83.2.4升降压转换电路83.2.5电流检测电路83.2

2、.6设定电路93.2程序流程图9第四章测试方案与测试结果114.1调试方法与仪器114.2测试结果分析114.2.1基本功能测试114.2.2扩展功能测试114.2.3测试结果分析12附录13附录1主电路板电路原理图13附录2元器件清单14附录3部分程序清单14Word格式..摘要该电源采用由升/降压转换模块（核心部件为XL6009和MC34063芯片）、电流检测模块（运放OP295）、升降压切换模块、显示与报警模块、MCU系统组成。该电源能实现连续输出或脉动输出两种模式。该电源能够实现要求的恒流输出，并达到

3、要求的电流相对误差和效率。当输出电压高于10.5V时发出蜂鸣报警。在脉动输出时，脉冲周期在10、30、100ms 三档时，脉冲占空比为1∕3，相对误差小于2%。通过数码管对当前恒流输出的模式进行显示。关键词：升降压电路；电流检测；升降压转换电路；AT89S52单片机；过压报警Word格式..第一章系统方案论证1.1电源变换方案论证通过分析题目任务与要求，将3.0～3.6V的直流电转换为稳定的直流电源，即实现直流-直流电压的变换。方案一：Boost电源变换方案Boost电源转换方案如图1-1所示。其工作原理：由

4、控制器发出的脉冲调制（PWM）信号控制三极管的通断，输出电压由PWM占空比决定。通过对负载电阻两端的电流进行采样，将输出反馈到控制器的PWM，来控制输出电压和输出电流。图1-1Boost电源变换框图假设在时三极管导通，则通过电感L的电流增加部分满足式（1-1），稳定工作时，导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少。（1-1）其中：为三极管导通时的压降和电流采样电阻上的压降之和，为电感两端的电压。方案二：变压器电源转换方案该方案采用变压器进行升压，通过对负载电流进行采样，将采样电流反馈到控制器中，控制器

5、通过改变PWM波对负载电流进行调节，达到恒流输出的目的，其方框图如图1-2所示。图1-2逆变器电源转换框图从以上两种方案中，选用方案一。由于采用方案一获得的负载输出电压在低于3V时，不能实现恒流输出。为了更好的达到恒流输出的目的，加入一个降压模块，保证负载电压低于3V时，电流恒定输出。因此，通过结合方案一可以得到电源变换的总体框图如图1-3所示。Word格式..图1-3升压/降压电源变换1.2显示方案论证方案一：数码管显示论证数码管显示均是由八个发光二极管组成的。数码管消耗电力比液晶多一点，数码管显示更加清晰

6、，更加适合在白天等强光条件下显示。方案二：液晶屏显示论证液晶显示极其省电，但是使用有温度范围限制，且因是反光式的，在外界光线很明亮的情况下很容易看不清楚。以上两种方案中，采用方案一能够显示更加清晰。Word格式..第二章理论分析与计算2.1效率提高的分析方法一：使用开关电源直流稳压电源分为线性电源和开关电源。线性电源的调整管工作在放大状态，因而热量大，效率低（35%左右），需要加体积庞大的散热片。开关电源的调整管工作在饱和截至状态，因而发热量小，效率高（75％以上），而且省掉了大体积的变压器。因此，选用开关电

7、源能够提高电源的效率。方法二：提高开关频率开关频率越低，绕组为获得同样感抗所需的圈数就越多，导线电阻越大，于是损耗也就越大，提高开关频率能够减少损耗，使开关电源效率提高。方法三：采用低功耗器件滤波电容的损耗，续流二极管的损耗，均与频率正相关。电感的磁损跟磁性材料的特性有关，跟频率和磁通密度正相关。因此选用低功耗的元器件能够有效的提高效率。2.2效率计算根据测量得到Uin和Iin和Uout，和Iout，单片机根据效率计算公式计算瞬时功率。（2-1）Word格式..第三章电路与程序设计3.1电源总体系统方案设计综

8、合上述的方案设计，得到电源总体系统方案如图3-1所示。该系统由升压电源模块、降压电源模块、过压报警电路模块、电压检测和电流检测模块以及键盘操作的设定电流组成。图3-1系统总体框图3.2单元电路设计3.2.1XL6009开关电源升压单元电路该电源由XL6009芯片及外围器件组成，如图3-2所示。根据电压检测获得采样电阻两端的采样电压，将其与基准电压1.25V进行比较，通过使采样电阻两端的电压稳定，来实