2015年全国大学生电子设计竞赛双向DCDC电源设计报告.doc

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1、.word格式.2013年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题）2015年8月12日.专业.专注..word格式.摘要本系统以Buck和Boost并联，实现双向DC-DC交换，以STM32为核心控制芯片。Buck降压模块使用XL4016开关降压型转换芯片，通过单片机闭环实现恒流输出控制。放电回路选择Boost升压模块，以UC3843作为PWM控制器，组成电压负反馈系统，通过调整PWM的占空比，实现稳压输出。系统能自动检测外部电源电压变化，在负载端电源较高时自动切换成充电模式，反之切换为放电状态。系统具有过流、过压保护功能，并可对输出

2、电压、电流进行测量和显示。 关键字：DC-DC交换；Buck；Boost；PWM控制AbstractThesystemisBuckandBoostparallel,toachievetwo-wayDC-DCexchange,STM32asthecorecontrolchip.TheBuckBuckmoduleusestheXL4016switchBuckconverterchip,takesthecurrentsignalintheoutput,.专业.专注..word格式.controlsthefeedbackofXL4016,complet

3、estheclosed-loopcontrol,andrealizestheconstantcurrentoutput.BoostboostmoduleusesUC3843asthePWMcontrolchip,accordingtotheoutputvoltagenegativefeedbacksignaltoadjustthePWMsignal,theclosed-loopcontroliscarriedout,inordertoachievetheregulatoroutput.Systemcanautomaticallyswitchch

4、argeanddischargemode,canalsobemanuallyswitch.Thesystemhasthefunctionofovercurrentandovervoltageprotection,andcanmeasureanddisplaytheoutputvoltageandcurrent.Keywords:bidirectionalDC-DCconverter,Buck,boost,PWMcontrol.专业.专注..word格式.目录1系统方案11.1升、降压电路的论证与选择11.2系统组成及控制方法12系统理论分析与计

5、算22.1电路设计与分析22.1.1提高效率的方法22.1.2控制回路分析22.2控制方法分析22.3升压、降压电路参数计算32.3.1元件选取32.3.2电感计算33电路与程序设计43.1电路的设计43.1.1系统总体框图43.1.2充电系统原理43.1.3放电系统原理53.2程序的设计53.2.1程序功能描述与设计思路53.2.2程序流程图54测试方案与测试结果6.专业.专注..word格式.4.1测试方案64.2测试条件与仪器74.3测试结果及分析74.3.1测试结果(数据)74.3.2测试分析与结论7附录1：电路原理及实物8附录2：主要

6、程序片段9.专业.专注..word格式.双向DC-DC变换器（A题）【本科组】1系统方案系统要求效率，所以恒压输出、稳流输出都应采用开关电路，鉴于本题目要求的功能，系统主要由恒压控制模块、恒流控制模块组成，另为了灵活调整输出参数并实时监控系统工作状态，运用单片机控制技术，还有支持系统控制系统工作的辅助电源。1.1升、降压电路的论证与选择方案一：采用线性电源电路。线性控制电路控制简洁，输出波形指标良好，电路简单，但缺点是效率极低，在当前的大功率电源应用场合已被淘汰，因题目对效率的要求，这里不能采用线性电源。方案二：正激、反激变换器。电源调整管工作

7、在开关状态，优化调整后其效率远高于线性电源；且有可以有灵活的参数设计满足不同的需求；有大量产品级方案可供借鉴，实现起来难度不大。方案三：当前流行的开关电源大多基于Buck、Boost基本电路拓扑结构或他们的结合，在对题目进行仔细分析后，系统需求的尽是升压和降压，在Buck、Boost基础上附加反馈控制就可完成任务，这样还可以省略繁杂的变压器参数设计，因电路简洁实现起来更加容易。并且因为使用较少的常规元件，节省成本提高可靠性，符合产品设计的思路。综合以上分析，选择方案三。1.2系统组成及控制方法方案一：系统由Buck、Boost模块实现升压、降压

8、任务，各模块所需PWM信号的由.专业.专注..word格式.单片机提供，单片机AD采集实时输出量，经运算后通过改变占空比调整模块工作状态。该方案电路最