基于dc-dc轉(zhuǎn)換移動(dòng)電源的研究與設(shè)計(jì)(參考版)
2025-06-21 15:34本頁面
【正文】 目前我認(rèn)為可研究的問題如上，我想在今后的發(fā)展中還有其他可研究的問題來提高其使用率和功能。 此電路可以增加一些擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)它的多功能應(yīng)用，例如：驗(yàn)鈔、照明。在設(shè)計(jì)中首先要有一個(gè)基本的電路框架然后再考慮實(shí)際應(yīng)用中須考慮的問題加以完善，此電路能夠作為一個(gè)便攜式移動(dòng)電源來工作，只要是5V電源供電，電流在1A以下基本上都可以進(jìn)行充電，但是到目前的階段仍有可研究之處來完善它，問題如下：有的設(shè)備不僅僅需要正負(fù)端輸入，在輸出端口數(shù)據(jù)線a、b也有起始電壓。5 總結(jié)在一開始和指導(dǎo)老師研討定下這個(gè)論文題目的時(shí)候我覺得這不是很難，但從這段時(shí)間看的參考文獻(xiàn)和理的思路來看，原來還真不是這么簡(jiǎn)單，從一開始的茫然到理出頭緒確實(shí)是一段艱苦的過程。系統(tǒng)主程序流程圖如圖所示： 圖14 程序流程圖 單片機(jī)軟件控制工作說明當(dāng)外接有5V適配器電源或者USB時(shí)，單片機(jī)控制AP5056給鋰電池充電，此時(shí)中斷移動(dòng)電源輸出模塊。同時(shí)采樣數(shù)據(jù)送到單片機(jī)進(jìn)行處理從而完成當(dāng)前電壓、電流的測(cè)量。 ⑥ 調(diào)試源程序：先將源程序通過匯編生成目標(biāo)文件，并消除語法錯(cuò)誤，然 后在用戶板上調(diào)試，達(dá)到預(yù)定要求。 ④ 分配內(nèi)存單元：確定程序和數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址。 ② 確定算法：根據(jù)設(shè)計(jì)問題的要求和指令系統(tǒng)特點(diǎn)，選擇解決問題的方法。在A1A2的正端分別接基準(zhǔn)電壓，負(fù)端分別接要保護(hù)的取樣電壓，當(dāng)取樣電壓有較大的變化時(shí)，A1A2輸出端FB的電平會(huì)做出相應(yīng)的變化，在輸出端控制S8355升壓芯片來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。 負(fù)反饋控制PWM實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能電路 為了讓輸出電壓穩(wěn)定設(shè)計(jì)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路[16]如圖13：圖13 LM358負(fù)反饋穩(wěn)壓電路LM358在開關(guān)電源中起保護(hù)作用。所以此電路中用XC62063低壓差大電流穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓。 單片機(jī)控制電路 單片機(jī)控制電路如圖11：圖11 單片機(jī)控制電路DC運(yùn)用中一般都采用電池供電，當(dāng)電池電壓過低或單片機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)電壓可能跌落并進(jìn)入死區(qū)。P5[4:3]/BZ[1:0]/PWM[1:0]I/O雙向輸入/輸出引腳，輸入模式時(shí)為施密特觸發(fā)，內(nèi)置上拉電阻。P4.[4:1]/AIN[4:1]I/OP4 [4:1]:雙向輸入/輸出引腳，非施密特觸發(fā)，內(nèi)景上拉電阻。AIN0: ADC輸入通道。TC1/TC0事件計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸入引腳。P0[1:0]/INT[1:0]I/O雙向輸入/輸出引腳，輸入模式時(shí)為施密特觸發(fā)，內(nèi)置上拉電阻，具有喚醒功能。I/O:雙向輸入/輸出引腳，輸入模式時(shí)為施密特觸發(fā)，內(nèi)置上拉電阻，具有喚醒功能。I/O:雙向輸入/輸出引腳，輸入模式時(shí)為施密特觸發(fā)，內(nèi)置上拉電阻，具有喚醒功能。RST:系統(tǒng)復(fù)位輸入引腳，施密特結(jié)構(gòu)，低電平觸發(fā)，通常保持高電平。 單片機(jī)引腳圖及功能引腳圖如下：圖10 單片機(jī)引腳圖引腳功能：引腳名稱類型功能說明VDD, VSSP電源輸入端。內(nèi)部高速時(shí)鐘:RC模式，高達(dá)16MHz。外部高速時(shí)鐘:RC模式，高達(dá)10 MHz。 TC1:自動(dòng)裝載定時(shí)器/計(jì)數(shù)器/PWM1/ Buzzer輸出。 內(nèi)部AD參考電壓(VDD、 4V、3V、2V)。5個(gè)外部ADC輸入。查表指令MOVC可尋址整個(gè)ROM區(qū)。跳轉(zhuǎn)指令JMP可在整個(gè)ROM區(qū)執(zhí)行。強(qiáng)大的指令系統(tǒng)： 單時(shí)鐘系統(tǒng)(1T)。5個(gè)中斷源，3個(gè)內(nèi)部中斷:TCO、TCADC。內(nèi)置上拉電阻端口。 電阻分壓采樣電路采樣電路如圖9：圖9 電阻分壓采樣電路此電路輸出端是5V電壓，信號(hào)比較小，考慮到成本以及設(shè)計(jì)的要求問題就用了電阻采樣，大電壓可以用互感器。在充電過程中，專用集成電路S8261的CO腳輸出信號(hào)使充電控制MOSFET關(guān)斷，鋰電池立即停止充電，從而防止鋰電池因過充電而損壞。因此對(duì)輸入電源的上限和下限要有所限制，為此采用過壓、欠壓保護(hù)以提高電源的可靠性和安全性[12][13][14]。在電氣技術(shù)指標(biāo)滿足正常使用要求的條件下，為使電源在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障情況下安全可靠地工作，必須設(shè)計(jì)多種保護(hù)電路，比如防浪涌的軟啟動(dòng)，防過壓、欠壓、過熱、過流、短路、缺相等保護(hù)電路。另外，MOS FET 的通態(tài)電阻依靠輸出電壓()與 MOS FET 的閾值電壓的電壓差，因此會(huì)對(duì)輸出電流量以及效率產(chǎn)生影響。 由于所外接的功率MOS FET的門極電壓以及電流，是由升壓后的輸出電壓()來供應(yīng)，因此可以更有效地驅(qū)動(dòng)MOS FET。在輸出電壓較高以及負(fù)載電流較大的情況下，紋波電壓會(huì)變大。2. 電容器 輸入端電容器可以降低電源阻抗，另外可使輸入電流平均化而提高效率。 因?yàn)檎袷庮l率較高的產(chǎn)品可以選擇L值較小的產(chǎn)品，因此可使線圈的形狀變小。接著，若使L值變得更大，因線圈的串聯(lián)電阻所引起的功耗變大，而導(dǎo)致工作效率的降低。接著，若使L值變得更小，會(huì)降低效率而導(dǎo)致開/關(guān)切換晶體管的電流驅(qū)動(dòng)能力不足，促使逐漸減少。 外圍器件的選擇1. 電感器 電感值(L值)對(duì)最大輸出電流()和效率(η)產(chǎn)生很大的影響。 設(shè)定 OFF / ON 端子為“L”電位時(shí)，停止內(nèi)部電路的全部工作，因此可大幅度地抑制消耗電流。只有當(dāng)L1足夠大時(shí)，才能升壓；并且只有當(dāng)C6足夠大時(shí)，輸出電壓的脈動(dòng)才可能足夠小；當(dāng)EXT得周期不變時(shí)，其占空比愈大，輸出電壓將愈高。當(dāng)EXT為低電平時(shí)，Q2截止，L1產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，其方向阻止電流的變化，因?yàn)榕cBAT+同方向，兩個(gè)電壓相加后通過二極管D2對(duì)C6充電。Q2管的工作狀態(tài)受S8355的控制。以往采用 PFM 方式的 DCDC 轉(zhuǎn)換器，在輸出負(fù)載電流低時(shí)脈沖被跳過，因此輸出電壓的紋波頻率會(huì)產(chǎn)生變化，存在著使紋波電壓増大的缺點(diǎn)[10][11]。該功能可以讓用戶放心使用最大功率的充電電流而無需擔(dān)心芯片被損壞。圖5 Vcc與充電電流Ibat之間的關(guān)系 芯片熱保護(hù)功能利用晶體管PN結(jié)的導(dǎo)通電壓隨溫度升高而降低，而其變化值隨溫度的升高而增加的特性，AP5056設(shè)計(jì)了集成于芯片內(nèi)部的過熱保護(hù)功能。1000, 解方程式得VPROG=1000Ω，即VPROG=1 KΩ。可編程的充電電流:AP5056的充電電流由連接在PRDO腳與GND之間RPROG電阻來確定，計(jì)算公式如下:1BAT=(VPROG/ RPROG)充電完成與再充電:當(dāng)充電電流被探測(cè)到減小至恒流充電電流的10%后，充電器終止向電池充電，進(jìn)入低功耗的待機(jī)模式。恒壓充電:在電池電壓慢慢接近4. 2V時(shí)，充電器就漸漸轉(zhuǎn)為恒壓充電。恒流充電:恒流充電模式中，充電電流由PRDO腳與GND間的電阻RPROG確定。而如果電池電壓低于3V時(shí)，充
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