全国大学生电子设计竞赛开关电源分析报告.doc

全国大学生电子设计竞赛开关电源报告————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 双向DC-DC变换器(A题)【本科组】摘要本作品设计了一个电池储能装置的双向DC-DC变换器,实现电池的充放电功能;其中,双向DC/DC电源模块采用IR2110直接驱动功率开关管IRFS3607进行设计;并双向DC/DC电源模块是以BUCK/BOOST拓扑为基础;通过低功耗的ARM微处理器CotexM3控制芯片输出互补的PWM波来控制IR2110,从而控制功率开关管,实现自动切换BOOST电路或BUCK电路,同时,设定按键,来实现电池的充放电,并且利用按键来调节步进值。经过测试,在充电过程中,当U2=30V时,电池恒流充电,%。当设定I1=2A,在U2=30V条件下,%,在放电模式时,保持U2=30V,%。本作品已经均达到题目的要求。关键词:双向DC-DC变换器、双向拓扑、PWM技术、ACS712-21系统方案本系统主要由双向DC-DC变换模块、辅助电源模块、测控电路模块、电池组、直流稳压电源模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。-DC变换模块的论证与选择方案一:采用双全桥式拓扑,利用IR2110来驱动二个功率开关管IRF540。但是,双全桥式拓扑结构比较复杂,IRF540内阻值较大,损耗较大。在测试中,效率较低。方案二:采用BUCK/BOOST式拓扑,利用IR2110来驱动二个功率开关管IRFS3067。方案分析:方案一的电路复杂,损耗大,效率较低。方案二电路结构简单,效率高,容易制作。综合以上二种方案,选择方案二。:采用直接分阻分压的采集电压,测量的电压误差很大。电流采集选用INA209来采集电流,比较难采集。控制芯片STC89C52。方案二:通过接LM358运放,再分阻分压的采集电压,测量的电压更加精准。电流采集选用ACS712-5A来采集电流,测量精度比较准确。控制芯片STM32F103RBT6,它内部自带ADC。方案分析:方案一在测量时,测量很难,无法达到要求。方案二电路测量时,都能达到设计指标要求。综合以上二种方案,选择方案二。:采用两个TL494型输出互补的PWM波,来控制IR2110驱动功率开关管;但是,电路很复杂,损耗很大。在测试中,TL494产生的PWM波不是特别好,难以改变占空比。方案二:采用STM32F103RBT6控制芯片编写程序来输出互补的PWM波,来控制IR2110驱动功率开关管,电路简单,损耗低。在测试时,容易调节占空比。综合以上二种方案,选择方案二。,频率越高,则产生的损耗就越大。在较低的电路工作频率可以降低损耗,但是输出电压脉动会增大,所以选择允许的频率范围内较低的频率。合适的开关频率范围大致在10KHZ~60KHZ之间,我们本系统选取开关频率为15KHZ,可以降低损耗。,包括各种元件的损耗。只要在元件选取要注意采用低功耗器件,所以我们需要选取低