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全国大学生电子设计竞赛双向DCDC变换器A题设计报告

来源:用户分享 时间:2025/5/29 2:45:35 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片,它简单可靠及使用方便灵活,输出驱动为推拉输出形式,增加了驱动能力;内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器,有过流保护功能,频率可调,同时能限制最大占空比。 方案二:TL494

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,广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。

经比较,SG3525能满足本次实验的所需功能且较TL494稳定、简单,故选择SG3525作为本次实验的PWM控制芯片。

方案描述

经过论证,本次实验采用SM2535芯片产生PWM来供给DC-DC模块来控制输出电压的高低,并由STM32单片机检测所需检测的电压电流,进而控制DC-DC模块的工作模式,实现比赛所要求的各项目的。

第二章 电路与程序设计

系统结构框图 主系统

18V~24V双向DC-DC变换器主电路24~36V辅助电源电路驱动电路电压、电流取样电路A/D转换

数字PWM控制模块PID控制模块图2-1 系统结构框图

A/D采样控制模块

子系统与器件选择

(1)升压电路模块

D1 1N58241.33μH/4AR2VIN341VOUT 18.5V13.8K52XL6009GNDONFB COUT 1KVINCIN105EN 105220μH/50V47μH/450VOFFBoost converterInput 12V~16VOutput 18.5V/2.5AVout = 1.25*(1+R2/R1)

图2-2 XL6009BOOST电路

(2)基于VAS1210降压电路模块

图2-3 VAS1210原理图

(功率路径: MOS闭合时, 绿线表示;MOS断开时, 红线表示。)

器件选择

(1)电容的选择

输入电容:22uF 或者更大。 (2)肖特基二极管的选择

肖特基二极管:电流能力须大于输出电流,且反向击穿电压要大于输入电压。

程序功能描述

根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。 (1)键盘实现功能:设置电流的比例

(2)显示部分:显示电压值和电流值 (3)程序设计思路

在系统中,软件的主要作用是完成命令输入、输出采样、软件过流保护和结果显示等功能,设计相对简单。

第三章 理论分析与计算

参数的计算 电感的计算

电感量的选择直接关系到系统的工作频率,电感量大则工作频率低,电感量小则工作频率高。大的感量可降低频率从而减小NMOS上的开关损耗,但对于相同体积电感,感量越大电感的绕线电阻也越大,则电感上的损耗也越大。 系统工作频率的计算:

f?1/(TOFF?TON)

开关频率的计算

开关频率和MOS管的功耗有很大的关系,频率越高,产生的损耗越大。较低的电路工作频率可以降低MOS管的开关损耗,但输出电压脉动会增大,因此应在允许的频率范围内选择较低的频率。合适的开关频率大致处于20KHz与60KHz之间,本系统选取开关频率为30KHz,可以降低损耗。

其他外围参数选择

外置增强型N-MOSFET:芯片Gate驱动电压为10V,要选取栅耐压>10V的MOS管,且VDS击穿电压要大于输入电压,饱和电流要大于输出电流,导通

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