双向DCDC变换器A题报告Word格式.docx
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该方案电路相对复杂，且有变压器整个系统质量偏重，效率较低，不符合题目要求。
图2双向半桥DC-DC变换电路
分析：
方案二效率更高，且电路简单易实现，故选用LT8705作为双向DC-DC电路的主要芯片。
1.2电流监测反馈模块的选择
采用INA196电流采样芯片，INA194是16位电流检测器。
共模电压围-16到+36v，工作温度围-45°
C到+125°
C，在整个工作温度围，误差小于3%；
带宽可达500kHz；
静态电流最大值900uA；
输出电压正比于检测电流，检测电流围大；
部运放输出接近电源电压：
与V+差0.1V，与GND差3mV，工作温度围-45°
C，该方案的优点是：
精度高，功耗低，电路简单易实现。
采用MAX471精密电流传感放大器MAX471。
MAX471置35mΩ精密传感电阻,可测量电流的上下限为±
3A。
所需的供电电压VBR／VCC为3～36V,所能跟踪的电流的变化频率可达到130kHz。
该方案的优点：
响应速度快，精度可观。
采用AD8221精密仪表放大器，AD8221是一款增益可编程、高性能仪表放大器，相比于同类芯片其相对于频率的共模抑制比（CMRR）最高，从而打打降低对滤波器的要求，该器件的额定工作温度为-40°
C至+85°
C，该方案的优点：
功耗低，速度快。
AD8221的精度相比于其他两个芯片更高，且性能最佳，故选用AD8221作为电流检测反馈模块的主要芯片。
1.3电流电压测量AD模块的论证与选择
分别采用电流电压型模数转换芯片ADC0832和ADC0809。
ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。
其部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。
芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。
单个+5V电源供电。
该芯片，分辨率相对较低，不符合题目的分辨率要求。
采用ADS8688单电源8通道逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器（ADC），其工作时的吞吐量可达500kSPS。
支持自动和手动两种扫描模式的4通道或8通道多路复用器、以及低温度漂移的片上4.096V基准电压。
采用5V单模拟电源供电时，器件上的各输入通道均可支持±
10.24V、±
5.12V和±
2.56V的实际双极输入围以及0V到10.24V和0V到5.12V的单极输入围。
模拟前端在所有输入围的增益均经过精确微调，以确保高直流精度。
输入围的选择可通过软件进行编程，各通道输入围的选择相互独立，输出保护电压高达±
20V,低功耗65mW,具有极好的性能。
该方案的优点是，精度（分辨率）高，速度快，功耗低。
方案一用了两块芯片，电路比较复杂，且精度不高温度漂移大，使系统准确性不高，且相比于方案二功耗更高，所以本设计选用方案二。
1.4辅助电源的选择
采用凌力尔特公司的LTC3114。
LTC3114是可编程输出电流DC/DC转换器,输出电压可低于或高于输入电压。
输入电压围2.2v至40v，输出电压围2.7V至40V，输出电流可达1安。
效率高达96%。
该方案的优点是：
效率高，电路简单。
采用LM2596S-5V开关电压调节器，LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。
可以稳定输出5V电压。
部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。
由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极简化了开关电源电路的设计。
在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±
4%的围，振荡频率误差在±
15%的围。
考虑到输出电压稳定性及系统质量的要求，本设计选用方案二的LM2596S-5V开关电压调节器
1.5单片机的选择
采用STM32F103系列单片机。
该单片机采用ARM
32位Cortex-M3
CPU核，最高72MHz工作频率，128K字节的闪存程序存储器高达20K字节的SRAM，2个12位的ADC、3个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：
多达2个I2C接口和SPI接口、3个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。
具有速度快，功耗低，体积小重量轻的优点。
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS
8位单片机，片含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
由于本系统对单片机处理速度要求较高，故选用速度更快且功耗更低的STM32来作为整个系统的控制模块芯片。
二、理论分析与计算
2.1提高效率的方法
（1）采用LT8705作为双向DC-DC电路的核心，LT8705用4个反馈环路来调节输入电流/电压以及输出电流/电压。
使用的同步整流能能有效的提高效率，达到98%以上，相比于采用拓扑结构的方案效率更高。
（2）使用印制电路板，低线路进行合理的布局，使电路更稳定，防止电路过激或震荡，增强电路可靠性，降低功耗，提高效率。
三、核心部分电路及程序设计
图3程序结构框图
外接30伏电压时系统为充电模式，AD芯片采集电流电压信号反馈单片机，实现恒流输入，并实时显示，按键扫描检测按键是否按下，来控制充电电流大小，充电电压超过阀值时，自动断电。
接负载时自动切换为放电模式，AD芯片采集输出电压信号传输到单片机对比，进行闭环控制，保证输出电压为恒定30伏。
图4系统结构框图
四、测试方法与数据
（1）题目要求：
U2=30V条件下，实现对电池恒流充电。
充电电流I1在1~2A
围步进可调，步进值不大于0.1A，电流控制精度不低于5%。
测试结果如下：
表1充电电流步进控制检测数据
按键次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
理论电流值（A）
1.05
1.10
1.15
1.20
1.25
1.30
1.35
1.40
1.45
1.50
实际电流值（A）
1.04
1.11
1.13
1.21
1.24
1.29
1.33
1.38
1.44
1.49
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1.55
1.60
1.65
1.70
1.75
1.80
1.85
1.90
1.95
2.00
1.53
1.58
1.68
1.86
1.88
2.01
电流初始值1A，每按两次键，理论充电电流增加0.05A。
根据电流控制定义式：
实际电流控制值精度为2%，符合题目要求。
（2）题目要求：
设定I1=2A，调整直流稳压电源输出电压，使U2在24~36V
围变化时，要求充电电流I1的变化率不大于1%。
表2充电电流调整率测试数据
输入电压U2/V
24
26
28
30
32
34
充电电流I1/A
1.98
1.99
根据电流变化率计算公式：
实际电流变化率为0.5%，符合题目要求。
（3）题目要求：
测量并显示充电电流I1，在I1=1~2A围测量精度不
低于2%。
表3显示电流测试数据
实际电流I1
1.012
1.235
1.436
1.645
1.805
2.003
显示电流IX/A
1.005
1.220
1.402
1.600
1.823
2.023
根据测试结果，测量精度误差低于2%符合题目要求。
（4）题目要求：
接通S1、S2，断开S3，调整直流稳压电源输出电压，使Us在32~38V围变化时，双向DC-DC电路能够自动转换工作模式并保持U2=30±
0.5V。
表4电压调整率测试数据
直流稳压电源输出电压US/V
33
35
36
37
38
U2/V
30.2
30.6
30.7
29.5
29.7
30.1
根据测试结果，电压值基本能稳定在30±
0.5V，基本满足题目要求。
（5）充放电效率及质量测量。
充电效率为95%，放电效率为97%，很好的达到了题目的要求。
五、结果分析
经测试，系统充电电流I1在1~2A围步进可调；
设定I1=2A后，U2在
24~36V围变化时，充电电流I1的变化率小于1%；
六、参考文献
[1]周志敏，开关电源实用技术[M].：
人民邮电，2007
[2]康华光，电子技术基础模拟部分[M].第五版.：
高等教育，2006
[3]王兆安，进军，电力电子技术[M].第五版.机械工业，2009
[4]RaymondA.Mack,Jr.开关电源入门[M].：
[5]占松，蔡宣三，开关电源的原理与设计[M].修订版.：
电子工业，2007
附件
//AD8688IOSPI1PA4567
//OLED显示屏SCLKPA0SDAPA1
//SD关断开启模式SDboostPA2SDbuckPA3
//DA7612模拟法CSPB12SCLKPB13DINPB14
//按键key和板子上一样key1234
#include"
include.h"
TLV2543.h"
chara[8];
voidwork（void）;
intmain（void）
{
delay_init（）;
//系统初始化
SDInit（）;
spi_init（）;
//AD初始化
ADInit（）;
KEY_Init（）;
//按键初始化
DAInit（）;
//DA初始化
OLEDIO_Init（）;
OLED_Init（）;
//初始化OLED
OLED_Clear（）;
//清屏
work（）;
}
voidBoostmode（void）;
voidBuckmode（void）;
voidAutomode（void）;
staticu16U2;
staticu16U1;
staticu16Us;
staticu16Uc;
voidwork（）
{
//清屏
while
（1）
{
OLED_ShowString（0,0,"
KEY1:
BUCKMode"
16）;
OLED_ShowString（0,2,"
KEY2:
BoostMode"
OLED_ShowString（0,4,"
KEY3:
AUTOMode"
if（KEY_Scan（）==3）
{
OLED_Clear（）;
Automode（）;
//进入自动模式
}
elseif（KEY_Scan（）==1）//降压模式
OLED_Clear（）;
SDboost=0;
//关升压
SDbuck=1;
//开降压
Buckmode（）;
//进入降压模式
elseif（KEY_Scan（）==2）
SDboost=1;
//开升压
SDbuck=0;
//关降压
Boostmode（）;
//进入升压模式
}
voidBuckmode（）
floatCurrent;
inti=1000;
OLED_ShowCHinese（0,0,0）;
//恒
OLED_ShowCHinese（18,0,1）;
//流
OLED_ShowCHinese（36,0,2）;
//模
OLED_ShowCHinese（54,0,3）;
//式
DA_conver（2,1000）;
//默认输入电压1V，控制电流1A
while
（1）
{
Current=Chan
（1）/100;
//检测输出电流I11毫欧放大十倍
OLED_ShowString（0,6,"
KEY4:
AddCurrent"
if（KEY_Scan（）==4）//
{
i=i+50;
if（i==2000）
{
i=2000;
if（Chan
（2）>
=23.5）//检测充电电压U1
{
SDboost=0;
//关升压关降压
SDbuck=0;
OLED_Clear（）;
OLED_ShowString（0,0,"
Error:
Reboot"
delay_ms（10000）;
work（）;
//出错返回开始
}
}
DA_conver（2,i）;
//DA步进0.05V
}
sprintf（a,"
%.3fA"
Current）;
OLED_ShowString（0,2,a,16）;
}
voidBoostmode（）
OLED_ShowCHinese（0,0,4）;
//恒
OLED_ShowCHinese（18,0,5）;
//压
OLED_ShowCHinese（36,0,6）;
//模
OLED_ShowCHinese（54,0,3）;
//式
OUT:
30.0V"
//DA输出2.5V，与U2反馈比较稳压30V
DA_conver（2,4096）;
//DA7612输出A通道4.096V
voidAutomode（）
{
staticfloatAuto=0;
staticintj=1000;
floatUS;
while
（1）
US=Chan（3）;
if（US>
=35.0）
OLED_Clear（）;
OLED_ShowCHinese（0,0,0）;
OLED_ShowCHinese（18,0,1）;
OLED_ShowCHinese（36,0,2）;
OLED_ShowCHinese（54,0,3）;
DA_conver（2,j）;
//默认输入电压1V，控制电流1A
while
（1）
{
Auto=Chan（4）/100;
OLED_ShowString（0,6,"
if（KEY_Scan（）==4）//
{
j=j+50;
if（j==2000）
{
j=2000;
if（Chan
（1）>
{
SDboost=0;
SDbuck=0;
OLED_Clear（）;
OLED_ShowString（0,0,"
delay_ms（10000）;
work（）;
}
}
DA_conver（2,j）;
}
sprintf（a,"
Auto）;
OLED_ShowString（0,2,a,16）;
if（Chan（3）>
Automode（）;
}
else
OLED_ShowCHinese（0,0,4）;
OLED_ShowCHinese（18,0,5）;
OLED_ShowCHinese（36,0,6）;
OLED_ShowCHinese（54,0,3）;
OLED_ShowString（0,2,"
//DA输出2.5V，与U2反馈比较稳压30V
DA_conver（2,4096）;
//DA7612输出A通道4.096V
if（Chan（3）<
}
图1系统原理图
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