采用MSP单片机的开关稳压电源设计方案.doc

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采用 MSP430 单片机的开关稳压电源设计
1 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
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：
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田I系就框图
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:
Uq — /] ( Ul d- Uo)如 (1)
式(1＞中11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＞:
C- (0 xTfX/0)/V， (2)
式(2＞中：C为电容的值；D1为占空比；TS为MOSFET的开关周期；10为负载电流；V 为输出电压纹波。

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。,
MSP430芯片的采样通道，，。
电压采集因为采样信号要输入单片机 MSP430内部，其内部采样基准电压选为 V,因
此要将输入的采样电压限制在 V之下，考虑安全裕量则将输入电压限制在 2 V以下，
当输入电压为 36 V时，采样电压为：12/ (12+200>X 36= V，符合要求。
电流采集采用康铜丝进行采集。首先考虑效率问题，康铜丝不能选择过大，同时 MSP430
V ,且所需康铜丝需自制。考虑以上方面在康铜丝阻值选取上约为 PWM驱动电路的设