【正文】 向正飽值和就是負(fù)飽和值 ,因此只要輸入端有微小的信號 ,就會使放大器輸出端處于飽和工作狀態(tài) 。在 15 腳經(jīng)過限流電阻接 +5V 電壓，若需要驅(qū)動 IGBT時將 14腳置成低電平，這樣就將電 流灌入發(fā)光二極管中。 3 腳接 IGBT 的門極， 6 腳接 IGBT 的集電極， 1腳接 IGBT 的射極， 9腳、 2 腳接入 +20V 電源，由 5 腳引出的光電耦合器作為過流信號的輸出， 14腳、 15 腳是驅(qū)動信號的輸入。 腳 2 接 +20V驅(qū)動電源； 腳 3 接 IGBT 柵極，是驅(qū)動電路的輸出端； 腳 1 接 IGBT 射極； 腳 9 為零電位。腳 4 是過流保護(hù)信號的輸出端。選用日本富士公司的 EXB8 快速型 IGBT 專用模塊 [2]。 IGBT 的驅(qū)動電路有集成的和分立式之分。圖中 T為電網(wǎng)電壓的周期。就這樣充電放電，重復(fù)上述過程。電容兩端電壓 UC與 U2 相等見圖 。電容濾波器是最常見也是最簡單的濾波電路，在整流電路的輸出端并聯(lián)一個電容即構(gòu)成了電容濾波電路。其是由半波精密整流與反相求和電路疊加而成。因此這樣的電路不能對微弱信號整流。電壓 互感器要將 380V 電壓降到 ，所以選擇變比為 100： 1的電壓互感器。 由于 ARM 的 A/D 轉(zhuǎn)換器要求為單級性信號且輸入信號范圍為 ，需要對檢測回來的電壓降壓，電壓互感器可以做到而且價格便宜。大端相反 )需要連接電源和復(fù)位電路。本系統(tǒng)主要用到 A/D 轉(zhuǎn)換器， PWM 輸出模塊和 GPIO 等模塊。 PHILIPS 公司發(fā)現(xiàn)了這一空檔，推出了性價比很高的 LPC2020 系列微控制器。為防止電壓過大，對電 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 7 頁 路的損害可以在輸入端串入一個熔斷器，并且并聯(lián)一個端電壓為 450V 的壓敏電阻。 Uo 波形為一系列具有正弦包絡(luò)線的脈沖，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ? ??????? ??? ??n ctnns imDtU imU ????? c os2s i n0 = ? ?? ?? ? ?? ?????????? ?????? ??? tntnnUtD U imn s i ns i ns i n2s i n1}（ ） 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 6 頁 圖 斬波電路波形圖 從式中可以看出， U0 除了包括基波 DUimsin? t 外還含有其它諧波，改變導(dǎo)通比 D 即改變 ton 或 Tc 就可以改變基波電壓幅值，實現(xiàn)交流調(diào)壓。圖 中（ a）為輸入電壓 Ui 的波形圖，（ b）為四個 IGBT 的控制脈沖，（ c）為輸出電壓的波形圖。 T3，T4 構(gòu)成續(xù)流開關(guān)。因為這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)既可以升高電壓，又可以降低電壓，負(fù)載可以靈活多變 [1]。驅(qū)動電路是驅(qū)動主回路的 IGBT。系統(tǒng)是由主電路（ BUCKBOOST 升降壓電路），檢測回路， ARM 控制器，驅(qū)動電路，鍵盤顯示所組成。軟件主要對初始化、數(shù)據(jù)采集、鍵盤顯示、 PID控制策略的編程。 設(shè)計完成的任務(wù) 本次設(shè)計主要完成的是以 ARM 單片機(jī)為核心的 BUCKBOOST 升降壓電路的控制器的硬件設(shè)計以及軟件的編程。該系列強(qiáng)化了數(shù)字信號處理功能，可應(yīng)用于需要 DSP 與微控制器結(jié)合使用的情況，將Thumb 技術(shù)和 DSP 都擴(kuò)展到 ARM 指令集中，并具有 EmdeddedICERT 邏輯（ ARM 的基于 EmdeddedICE JTAG 軟件調(diào)試的增強(qiáng)版本），更好地適應(yīng)了實時系統(tǒng)的開發(fā)需要。所有的 ARM9 系列處理器都具有 Thumb 壓縮指令集和基于 EmbeddeICE JTAG 的軟件調(diào)試方式。其中 ARM720T 高速緩存處理宏單元還提供 8KB 緩存，讀緩沖和具有內(nèi)存管理功能的高性能處理器，支持Linux,Symbian OS 和 Window CE 等操作系統(tǒng)。 ARM 公司開發(fā)了很多系列的 ARM 處理器核，目前最新的系列已經(jīng)是 ARM11 了，而 ARM6 核及更早的系列已經(jīng)很罕見了， ARM7 以后的核也不是都獲得廣泛應(yīng)用。 2020 年 ARM 公司實現(xiàn)年營收 億美金。 ARM 公司商業(yè)模式的強(qiáng)大之處在于其價格合理，全世界范圍有超過 100 個合作伙伴 —— 包括半導(dǎo)體工業(yè)的著名公司。ARM 公司雖然只成立 10 多年，但在 1999 年因移動電話火熱市場，其 32 位 RISC 處理器占市場份額超過了 50%，成為業(yè)界龍頭老大。能上網(wǎng)的嵌入式設(shè)備需要加上 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 關(guān)鍵詞 ： ARM ，控制器， BUCKBOOST buckboost 電路的 ARM 單片機(jī)控制器的設(shè)計 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 II 頁 Design of ARM onechip puter controller of buckboost circuit Abstract This article proposed one kind based on ARM one kind of new BUCKBOOST (ACAC) the circuit controller design. In cuts controls type ACAC, in the transformation, the control circuit major part uses PWM to have the module to carry on the simulation control, these modules cut the wave frequency to be high, may carry on the simple PID control, but also has the analogous circuit inherent shorting: the primary device aging and temperature drifting ,the system is not nimble, the precision is not high, the development speed is slow and so on. in view of this, this article design its controller with ARM Inserted type processor LPC2114, has carried on the concrete analysis to the system structure and the principle, in detail, the article introduced the design method and the control strategy with ARM inserted type processor to be the controller ,and have carried on the software design, has realized the BUCKBOOT electric circuit entire numerical control. Because CPU direct participation closedloop control, then can remarkably reduce the system hardware cost, at the same time does not have the temperature drifting problem, once debugs normally can the longterm stability movement。本文針對于這些問題 ,用 ARM 嵌入式處理器 LPC2114 設(shè)計了一種新型控制器。在斬控式 ACAC 變換中，控制電路絕大部分還是采用 PWM 發(fā)生模塊進(jìn)行模擬控制，這些模塊斬波頻率高，可以進(jìn)行簡單的 PID 控制，但也有模擬電路固有的缺點：元器件老化，溫度漂移，系統(tǒng)不靈活，精度不高，開發(fā)速度慢等問題。 本文對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了具體分析，詳細(xì)介紹了采用 ARM 嵌入式處理器作為控制器的設(shè)計方法和控制策略，并進(jìn)行了軟件的設(shè)計，實現(xiàn)了 BUCKBOOT 電路的全數(shù)字控制。后 PC 時代出現(xiàn)了信息電器，如掌上電腦，個人數(shù)字助理（ PDA），可視電話，移動電話， TV 機(jī)頂盒，電視會議機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等嵌入式設(shè)備。 32 位 RISC 處理器更是受到青睞。 ARM 公司本身不生產(chǎn)芯片，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計許可，由合作伙伴公司來生產(chǎn)各具特色的芯片。 ARM 的發(fā)展 ARM 在中國大陸市場成長率高達(dá) 3 位數(shù)。另外，普天慧信、科銀京成、北京凱思昊鵬、中科紅旗等 RTOS 公司也開始提供支持 ARM 內(nèi)核的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具；而各類大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)以及培訓(xùn)中心計劃也在順利開展。該系列處理器提供 Thumb 16 位壓縮指令集和 EmbeddedICE JTAG 軟件調(diào)試方式，適合應(yīng)用于更大規(guī)模的 SOC 設(shè)計中。 ARM9 系列有 ARM9TDMI， ARM920T 和帶有高速緩存處理器宏單元的ARM940T。 ARM9E 系列有 ARM926EJS，帶有高速緩存處理器宏單元的 ARM966ES/ARM946ES。 現(xiàn)在已有 StrongARM 系列和 Xscale 系列。所以 硬件部分的任務(wù)主要包括 ARM 單片機(jī)選擇，檢測回路、驅(qū)動電路、鍵盤顯示電路、以及同步電路的設(shè)計與搭建。10%； 4． 環(huán)境條件 工作溫度： 0~+40℃ 儲存溫度： 30~+60℃ 濕 度： 80% 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 4 頁 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)的控制框圖如圖 所示。鍵盤用于輸入給定電壓。 圖 系統(tǒng)框圖 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析 斬控 式交流調(diào)壓主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般有三種： BUCK， BOOST， BUCKBOOST，本系統(tǒng)采用 BUCKBOOST 電路拓?fù)湫问健?T1， T2 構(gòu)成主開關(guān)即斬波開關(guān)。 BUCKBOOST 負(fù) 載 檢 測電 路 A R M 驅(qū) 動 鍵盤顯示 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 5 頁 Ug1 至 Ug4 為 IGBT 的控制信號。 交流斬波調(diào)壓電路的輸出電壓 Uo 的波形如圖 （ C）所示，輸出電壓 Uo 為 tGUimU ?s in0? （ ） Uim ———— 輸入電壓峰值； ? ————— 輸入電壓角頻率。它的最大額定值見下表： 表 IGBT 參數(shù)表 項 目 符號 單位 數(shù)值 集 — 射極電壓 Vce V 500 柵 — 射極電壓 Vge0 V 20 連 續(xù) 集 流 Ic A 20 脈 沖 集 流 Icm A 40 最 大 功 耗 Pc W 120 二極管采用快恢復(fù)二極管，選擇 ZK7型號的快恢復(fù)二極管。由于 ARM 公司不生產(chǎn)芯片，只是向廠商轉(zhuǎn)讓許可，所以 ARM 芯片要么以專用芯片的面貌出現(xiàn)，要么以微處理器的面貌出現(xiàn)，并沒有出現(xiàn)性價比高的通用微控制器。由于它內(nèi)部集成了很多功能的芯片所以功能更齊全， ARM 單片機(jī)外圍電路少，減少成本。 對于 LPC2114 芯片，最小系統(tǒng) (小端系統(tǒng)是相對于大端系統(tǒng)而言的 ,在小端格式中 ,一個字中最低地址字節(jié)被看作是最低字節(jié) ,最高地址字節(jié)被看作是最高位字節(jié)。 檢測電路 檢測電路是用于實時檢測輸出電壓并反饋給 ARM，與設(shè)定值進(jìn)行比較，來調(diào)節(jié)PWM 的輸出值，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)圖如 所示。即使 U1幅值足夠大，輸出電壓也只反映 U1 大于 Uom 的那部分電壓的大小。 圖 所示為全波精密整流電路 [3]。 圖 全波精密整流電路波 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 10 頁 濾波電路 整流電路的輸出電壓仍含有較大的脈動成分，為此還要進(jìn)行濾波，減小輸出電壓的脈動，使最后的輸出電壓平滑接近直流。 圖 濾波后的波形 當(dāng)變壓器幅邊電壓 U2處于正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓 Uc 時，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻 RL，另一路 對電容 C充電。當(dāng) U2的負(fù)半周幅值變化到恰好大于 UC 時， U2再次對電容 C 充電， UC上升到 U2的峰值后又開始下降，電容放電。 濾波電路輸出電壓波形難于用解析式來描述，近似估算時，可以將波形近似為鋸齒波，如圖 所示。 圖 檢測回路 IGBT 驅(qū)動電路 的設(shè)計 IGBT 的門極驅(qū)動條件密切關(guān)系到他的靜態(tài)和動態(tài)性能，如果門極電路設(shè)計不當(dāng)，就會引起誤觸發(fā)等一些問題，因此設(shè)計時一定要考慮過流保護(hù)等問題。所以本次設(shè)計采用集成的驅(qū)動電路。 其中方框