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采用MSP430单片机的开关稳压电源设计

发布时间:2020-06-30 23:53:23 阅读: 来源:页岩气缓蚀剂厂家

采用MSP430单片机的开关稳压电源设计

本文引用地址: 引 言

MSP430系列单片机是美国TI公司生产的新一代16位单片机,是一种超低功耗的混合信号处理器(MixedSignal Processor),它具有低电压、超低功耗、强大的处理能力、系统工作稳定、丰富的片内外设、方便开发等优点,具有很高的性价比,在工程控制等领域有着极其广泛的应用范围。开关Boost稳压电源利用开关器件控制、无源磁性元件及电容元件的能量存储特性,从输入电压源获取分离的能量,暂时把能量以磁场的形式存储在电感器中,或以电场的形式存储在电容器中,然后将能量转换到负载。对DC-DC主回路采用Boost升压斩波电路。

2 系统结构和总设计方案

本开关稳压电源是以MSP430F449为主控制器件,它是TI公司生产的16位超低功耗特性的功能强大的单片机,其低功耗的优点有利于系统效率高的要求,且其ADC12是高精度的12位A/D转换模块,有高速、通用的特点。这里使用MSP430完成电压反馈的PI调节;PWM波产生,基准电压设定;电压电流显示;过电流保护等。

系统框图如图1所示。

3 硬件电路设计

3.1 DC/DC转换电路设计

系统主硬件电路由电源部分、整流滤波电路、DC/DC转换电路、驱动电路、MSP430单片机等部分组成。交流输入电压经整流滤波电路后经过DC/DC变换器,采用Boost升压斩波电路DC/DC变换,如图2所示:

根据升压斩波电路的工作原理一个周期内电感L积蓄的能量与释放的能量相等,即:

式(1)中I1为输出电流,电感储能的大小通过的电流与电感值有关。在实际电路中电感的参数则与选取开关频率与输入/输出电压要求,根据实际电路的要求选用合适的电感值,且要注意其内阻不应过大,以免其损耗过大减小效率采样电路。对于电容的计算,在指定纹波电压限制下,它的大小的选取主要依据式(2):

式(2)中:C为电容的值;D1为占空比;TS为MOSFET的开关周期;I0为负载电流;V′为输出电压纹波。

3.2 采样电路

采样电路为电压采集与电流采集电路,采样电路如图3所示。其中P6.0,P6.1为MSP430芯片的采样通道,P6.0为电压采集,P6.1为电流采集。

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