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2015 年全国大学生电子设计竞赛双向 DC-DC 变换器论文
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本系统以 TI 公司的 MSP430F5529 单片机为核心,设计了一套高效率的双向 DC-DC 变换器。通过闭环控制实现了恒流充电,放电,过充保护以及自动切换 工作模式的功能,效率高,精度高。该设计应用同步整流技术和准方波零电压软 开关技术使效率明显提高。单片机输出带死区的互补 PWM 来控制 MOSFET 的 导通与关断,驱动电路使用 TI 公司的 UCC27211 驱动芯片驱动 TI 公司的导通电 阻极小的 CSD19506 功率 MOSFET,采用自举升压、浮地驱动的方式驱动高侧 MOSFET。采用电阻分压电路检测电压和 TI 公司的 INA282AIDR 电流检测芯片 检测电流。并且可以实现按键步进调节电流值,屏幕显示电压电流值的功能。
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2015 年全国大学生电子设计竞赛
双向 DC-DC 变换器(A 题)
【本科组】
2015 年 8 月 15 日
I
摘 要
本系统以 TI 公司的 MSP430F5529 单片机为核心,设计了一套高效率的双向
DC-DC 变换器。通过闭环控制实现了恒流充电,放电,过充保护以及自动切换
工作模式的功能,效率高,精度高。该设计应用同步整流技术和准方波零电压软
开关技术使效率明显提高。单片机输出带死区的互补 PWM 来控制 MOSFET 的
导通与关断,驱动电路使用 TI 公司的 UCC27211 驱动芯片驱动 TI 公司的导通电
阻极小的 CSD19506 功率 MOSFET,采用自举升压、浮地驱动的方式驱动高侧
MOSFET。采用电阻分压电路检测电压和 TI 公司的 INA282AIDR 电流检测芯片
检测电流。并且可以实现按键步进调节电流值,屏幕显示电压电流值的功能。
关键词:同步整流;软开关;自举电路;带死区互补 PWM
II
目 录
一.方案论证 ........................................................ 3
1.双向 DC-DC 变换电路的论证与选择 .............................................................. 3
2.主控制器方案的论证与选择 ............................................................................ 3
3.MOS 管驱动方案的论证与选择 ....................................................................... 3
二.理论分析与计算 .................................................. 3
1.系统电路的分析 ................................................................................................ 3
(1)主电路拓扑的分析 ............................................................................. 3
(2)驱动电路的分析 ................................................................................. 4
2.主电路参数的计算 ............................................................................................ 5
(1)开关频率的选择 ................................................................................. 5
(2)主电路电感的计算 ............................................................................. 5
(3)主电路电容的计算 ............................................................................. 5
(4)主电路功耗的计算 ............................................................................. 5
3.提高效率的方法及实现方案 ............................................................................ 6
三.电路与程序设计 .................................................. 6
1.电路设计 ............................................................................................................ 6
(1)系统总体框图 ..................................................................................... 6
(2)主电路及检测电路设计与电路原理图 ............................................. 7
(3)驱动电路原理图 ................................................................................. 7
(4)辅助电源的设计 ................................................................................. 7
2.程序设计 ............................................................................................................ 8
(1)程序功能描述与设计思路 ................................................................. 8
(2)主程序流程图 ..................................................................................... 8
(3)子程序流程图 ..................................................................................... 8
四.测试方案与测试结果 .............................................. 9
1.测试仪器 ............................................................................................................ 9
2.测试方法与数据 ................................................................................................ 9
3.测试结果分析 .................................................................................................... 9
五.结论与心得 ..................................................... 10
参考文献 .......................................................... 10
附录 1:电路原理图 ................................................. 11
附录 2:子程序流程图 ............................................... 12
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qq_39359210
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