1、姓名班級學號具體負責的工作聯系方式摘 要：這篇報告主要闡述了基于TL494的降壓型DC-DC開關電源的設計，介紹了單片機MSP430對電源進行監控和均流控制的實現過程。本報告包括了主要功能、設計指標、電路參數的選取、硬件的工作原理和軟件的編程思想、系統測試結果、使用說明、實驗心得、實物照片和實驗中遇到的問題等。關鍵詞：DC-DC開關電源，并聯均流，MSP430單片機，A/D轉換ABSTRACT:This report focuses on the design scheme of switch mode DC-DC power supply based on TL494, and introd

2、uces the realization of current control based on MSP430. This report includes the main function, design specifications, circuit parameters, the basic principle of the hardware and software programming, the results of test, instructions, experience, photographs and problems encountered in the experim

3、ent.KEYWORDS:DC-DC switch power supply, MSP430 microcontroller, paralleled flow equalize, A/D convertor上海交通大學 電子信息與電氣工程學院地 址：東川路800號郵 編：200240目錄1. 概述11.1 編寫說明11.2 名詞定義11.3 硬件開發環境11.4 軟件開發環境11.5 縮略語22. 系統總述32.1 系統組成32.2 系統的主要功能32.2.1 DC-DC開關穩壓源模塊32.2.2 DC-DC開關穩流源模塊42.2.3 單片機MSP430小系統精密均流調整模塊43. DC-DC

4、開關穩壓電源模塊的設計53.1 主要功能和設計指標253.1.1 主要功能53.1.2 設計指標53.2 設計方案概述63.3 設計方案中要點說明73.3.1 元件參數選取73.3.2 芯片使用說明103.4 調試過程說明114. DC-DC開關穩流電源模塊的設計134.1 主要功能和設計指標2134.1.1 主要功能134.1.2 設計指標134.2 設計方案概述144.3 設計方案中要點說明144.3.1 元件參數選取144.4 調試過程說明165. 用單片機控制DC-DC開關電源輸出電壓175.1 單片機控制系統整體方案175.1.1 主要功能和設計指標175.1.2 基本設計原理185

5、.2 單片機控制系統的硬件電路185.2.1 單片機硬件資源說明185.2.2 DAC7411介紹195.2.3 硬件系統205.3 單片機控制系統的軟件設計215.3.1 功能概述215.3.2 程序流程圖216. 致謝227. 參考文獻238. 附錄A 系統操作說明書249. 附錄2測試與分析269.1 檢測項目和方法269.1.1 DC-DC穩壓電源模塊單體基本技術指標269.1.2 穩壓、穩流雙模塊合體輸出的技術指標269.1.3 制作工藝和人機界面（總評時按一定規則折算）279.1.4 其它功能或指標289.2 測試的資源289.3 測試結果及分析289.3.1 DC-DC穩壓電源模

6、塊單體測試結果289.3.2 穩壓、穩流雙模塊合體輸出測試結果 （負載均衡度）299.3.3 對任務一（MSP430單片機控制）2910. 附錄C 課程學習心得和意見建議3011. 附錄D 軟件程序清單31第34頁 上海交通大學 電子信息與電氣工程學院1. 概述1.1 編寫說明此報告為上海交通大學2014級電子信息與電氣工程學院電子系針對工程實踐與科技創新【3A】的實驗報告。報告中詳細闡述了關于降壓型DC-DC開關電源以及其控制系統一整套的設計流程，包括硬件電路設計、單片機軟件設計、開發環境、功能指標以及調試和測試方法。在報告中，我們也針對實驗中遇到的各種問題做了相關探討和解決方法的說明，并表

7、述了我們的心得體會。本文的適讀對象為電子電路相關專業人士以及有一定基礎的業余電子設計愛好者。1.2 名詞定義開關式穩壓電源：采用開關三極管控制的直流穩壓電源，可通過占空比的調節控制電壓輸出。（本實驗中使用TL494輸出的PWM波控制開關占空比。）降壓型DC-DC開關電源：通過芯片控制實現高電流電輸入轉化為低電流電輸出的系統。（直流到直流的降壓變換。）單片機小系統：由單片機和相應的外圍電路組成的一個小系統，可以通過輸入端口從PC機上下載程序控制系統的工作。占空比：在一串理想的脈沖序列中，正脈沖的持續時間與脈沖周期的比值。脈沖寬度調制：一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用

8、，方波的占空比被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。紋波：紋波是由于直流穩定電源的電壓波動而造成的一種現象，因為直流穩定電源一般是由交流電源經整流穩壓等環節而形成的，這就不可避免地在直流穩定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩定量上的交流分量就稱之為紋波。1.3 硬件開發環境表1-1 硬件開發環境開發設備及工具運行環境個數直流穩壓電源220V交流電一臺示波器220V交流電一臺萬能表220V交流電一臺電烙鐵220V交流電一臺1.4 軟件開發環境表1-2 軟件開發環境開發工具運行環境功能Code Composer Studio v5Window 10編寫單片機程序，調試并下載到單片機系

9、統1.5 縮略語DC (direct current): 直流PWM (Pulse-Width Modulation): 脈沖寬度調制ADC (analog digital convert): 模擬數字轉換DAC (digital analog convert): 數字模擬轉換ccs (code composer studio): 一種集成開發環境2. 系統總述2.1 系統組成本系統是DC-DC開關穩壓/穩流源并聯供電系統，圖2-1為本系統的組成框圖。本系統可以分成三個模塊，即DC-DC開關穩壓源模塊（下簡稱穩壓源模塊），DC-DC開關穩流源模塊（下簡稱穩流源模塊）和單片機MSP430小系統精

10、密均流調整模塊。穩壓源模塊和穩流源模塊分別可以獨立工作。當這兩個模塊聯合后并聯輸出，整體成為一個穩壓電源系統，以提供比單個模塊更大的總輸出功率。并聯工作時，穩壓源模塊作為主（控制）模塊，穩流源模塊作為從（受控）模塊，從模塊輸出電流跟隨主模塊輸出電流的變化而變化，單片機MSP430小系統精密均流調整模塊對兩個電源模塊的輸出電流進行實時監控和動態精密均流調整。圖2-1 系統組成框圖12.2 系統的主要功能2.2.1 DC-DC開關穩壓源模塊DC-DC開關式穩壓電源模塊基于TL494，可適配直流輸入電壓10-20V，其直流輸出電壓為5V，內部有輸出電流采樣傳感部件，模塊自帶輸出限流保護功能，并能把電

11、流采樣傳感信號經放大后輸出。其有兩種工作模式即單獨工作模式和并聯工作模式。在單獨工作模式下能對不同的輸入電壓進行調整；能在空載、滿載、過載條件下工作；具有較高電源轉換效率和較小輸出紋波。在并聯工作模式下作為主控模塊，經過單片機精密均流調整后控制穩流源的輸出電流，使得兩模塊輸出平穩。2.2.2 DC-DC開關穩流源模塊DC-DC開關式穩流電源模塊基于TL494，可適配直流輸入電壓10-20V，其直流輸出電流穩定在一個設定值，該設定值可在指定范圍內選擇設置（通過外部輸入的穩流參考信號設置）。模塊內部有輸出電流采樣傳感部件，模塊自帶輸出限壓保護功能，并能把電流采樣傳感信號經放大后輸出。其有兩種工作模

12、式即單獨工作模式和并聯工作模式。在單獨工作模式下輸出默認直流電流為0.8A；空載時默認進入過壓保護狀態，可以在滿載、過載條件下工作；具有較高電源轉換效率和較小輸出紋波。在并聯工作模式下作為受控模塊，經過單片機精密均流調整后輸出電流收穩壓源控制和調節，使得兩模塊輸出平穩。2.2.3 單片機MSP430小系統精密均流調整模塊該模塊在穩壓源和穩流源并聯工作時使用，使用MSP430單片機和DAC電路，對穩壓源模塊和穩流源模塊采樣、計算、比較、控制，實現并聯系統穩壓源穩流源電流相等。3. DC-DC開關穩壓電源模塊的設計3.1 主要功能和設計指標23.1.1 主要功能該模塊的核心器件是TL494，能在直

13、流輸入電壓10-20V下穩定輸出直流電壓5V。模塊內部包含輸出電流采樣傳感部件，可以完成限流保護功能，并能把電流采樣傳感信號經放大后輸出。3.1.2 設計指標（1）輸入電壓：可適配直流10-20V；（2）額定輸出電壓：直流5V；（3）電壓絕對精度：5V±5%；（4）電壓調整率：輸入電壓變化引起的輸出電壓變化； （合格）（5）負載調整率：負載變化引起的輸出電壓變化； （合格）（6）輸出電壓紋波：不大于175mVp-p（合格）；（7）額定輸出電流： 1A；（8）輸出限流值： 1.1A±5%；（9）電源變換效率（滿載）： 60% （合格）；（10）空載時輸出端應能正常測得電壓。3

14、.2 設計方案概述本穩壓源模塊完成穩壓功能部分如圖3-1所示，其核心元件TL494能產生PWM波控制開關三極管的通斷。TL494將輸出端的電壓與自己內部的5V標準參考電壓進行比較，根據結果改變PWM波的占空比，從而改變開關三極管的狀態。當開關三極管導通時，電源給電感充電；當三極管截止時，電感放電。這樣形成一個反饋機制能夠使得輸出端電壓穩定在5V。圖3-1穩壓源模塊穩壓部分示意圖1為了完成限流保護功能，在圖3-1的基礎上要加上一個以差分放大器為核心的過流檢測電路。TL494將差分放大器得到的采樣電阻兩端的電平大小與一個經過電阻分壓之后的設定電壓值進行比較，根據結果改變PWM波的占空比，從而使得輸

15、出端電流不超過設定值，從而可以完成限流保護。此外還要添加一個假負載，這樣既能保證空載也能正常工作，又能保護外部負載。完善了這些功能的穩壓源模塊電路基本結構如圖3-2所示。圖3-2穩壓源模塊基本結構示意圖1在穩壓源模塊的電路板上還安裝有DAC7611芯片，在單片機控制下，DAC7611負責輸出一個帶有均流控制信息的電壓，來控制穩壓源的輸出電壓。電路的完整設計見圖3-3.圖3-3穩壓源模塊完整電路圖13.3 設計方案中要點說明3.3.1 元件參數選取本模塊老師已經提供了電路圖，其中大部分元件的值已經給出，其中部分元件需要經過理論計算和調試才能確定取值。下針對幾個元件參數選取進行說明。（1）TL49

16、4芯片時鐘振蕩部分TL494芯片產生的PWM波的頻率是由一個RC振蕩電路來確定的，該電路見圖3-4，其中R10和C10的取值我們一開始取1000和0.01uf，系統可以正常工作。在后期調試的時候，為了調小輸出紋波幅度，我們打算將R10增大到1500。但是又考慮，PWM頻率設置不合適的話有燒壞三極管的風險，因而最后沒有改動。最終的系統振蕩頻率為15.9KHz。圖3-4 穩壓源TL494時鐘振蕩電路（2）開關三極管的偏置電阻部分開關三極管的導通和截止的狀態由其基極電壓所決定。基極電壓十分重要，它主要是PWM波信號經由R1和R2分壓后來決定，見圖3-5。在三極管導通狀態下，基極電壓能夠控制三極管的導

17、通飽和深度和開關轉換效率，當增大R1時，三極管飽和導通深度降低，開關轉換速率降低，從而能夠減小紋波，但是會使得效率降低。課程講義上TL494 Datasheet提供的參考電路中，開關三極管的兩個偏置電阻取的是150和47，一開始我們保持R1：R2為3不變，取R1為300、R2為100。在進行調試的時候，我們為了減小紋波幅度，選擇減小R2的取值，最終取R1為300、R2為51。圖3-5 開關三極管偏置電阻電路（3）TL494的ErrAMP1 外圍電路部分3穩壓源中 TL494 的ErrAMP1 外圍電路的拓撲結構如圖 3-6所示。其中+5Vref 來自 TL494 內置電壓基準源，Vout表示電

18、源模塊的輸出電壓。圖中運放表示TL494 內置誤差放大器1（ErrAMP1）。這個電路的主要作用是控制輸出電壓在一定范圍內。根據老師提供的參考材料，要達到設計精度要求，這個放大器的放大倍數要足夠大，增益要近似為200 。考慮在工程上實現方便，在這里我們取R7為2M，R8為10K。圖3-6 穩壓源的ErrAMP1電路（4）過流保護電路部分過流保護電路主要功能是設定電路限流值，當輸出電流過限時開啟限流保護，電路如圖3-7所示。設定輸出限流值為1.1A，那么ErrAMP2的EA1-端的電壓值為1V，因而理論上R9：R23應為4：1的關系。我們一開始取R9為390，R23為100。而在調試的時候我們發

19、現輸出限流值過小，在外接3負載時，負載兩端電壓小于3.1V。所以我們減小了R9的值，最后R9取值為205。圖3-6 穩壓源過流保護電路 最后所有電路元件的參數取值見下表3-1表3-1穩壓源元件參數表元件參數大小元件參數大小元件參數大小元件參數大小R1300R131000R23100C5100ufR251R141000R2410KC70.1ufR30.1R1510KR25200C833nfR410R1610KU178L07C933nfR510R1751KU2TL494C100.01ufR610KR1810KU3LM358C110.1ufR72MR1910KC1470ufC120.1ufR810k

20、R2010KC20.1ufR9205R2110KC3470ufR101000R2210KC4470uf3.3.2 芯片使用說明 TL494芯片1TL494是一種固定頻率脈寬調制電路，它集成了全部的脈寬調制電路，且包含開關電源控制所需的全部功能。 在穩壓源電路中，它主要有三個作用：輸出5V標準電壓、輸出PWM波并根據采樣電壓改變PWM波占空比、輸出限流。該芯片的主要特征4為（1）集成了全部的脈寬調制電路；（2）片內置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個（一個電阻和一個電容）；（3）內置誤差放大器；（4）內置5V參考基準電壓源；（5）可調整死區時間；（6）內置功率晶體管可提供500m

21、A的驅動能力；（7）推或拉兩種輸出方式；芯片的內部框圖如圖3-7所示。其中OUTPUTCTRL部分適配兩種不同模式Push-Pull或者Single-ended/Parallel，本課程實驗方案使用Single-ended/Parallel工作模式。做“控制”總是需要一個合適的工作節奏，所以Oscillator當節奏時鐘。Reference Regulator和管腳14、15作用是基準電壓產生(管腳14輸出5V)。Error Amplifier 1完成限壓功能。輸出電壓的采樣值從1IN+進入，此時1IN-為5V標準電壓，用比較器電路檢查被控電壓是偏大還是偏小。偏大時，放大器輸出端對V3充電，使

22、得V3電壓升高；當偏小時，V3通過恒流源放電，電壓下降。V3的值影響PWM比較器的判決門限，從而會改變PWM波的占空比。PWM波控制開關二極管的通斷，使得電感不斷重復充放電過程，使得輸出電壓穩定且紋波幅度較小。Error Amplifier 1，2IN+對輸出電流進行采樣，2IN-為參考電壓。Dead-Time Control Comparator引入 2 種關斷條件:（1）防止開關管常開 通過儲能電感的須是交流電流，否則電感退化為短路導線。所以，在1個開關周期里保證至少有Dead-Time時間是關斷的。（2）輸出過流保護輸出電流超過限定值后，通過降低輸出電壓實現限流輸出。圖3-7TL494內

23、部框圖 78L05穩壓器478L05是一種固定電壓(5V)三端集成穩壓器，其適用于很多應用場合，例如牽涉到單點穩壓場合需要限制噪聲和解決分布問題的在-卡調節。此外它們還可以和其它功率轉移器件一起構成大電流的穩壓電源，如可驅動輸出電流高達100毫安的穩壓器。其卓越的內部電流限制和熱關斷特性使之特別適用于過載的情況。當用于替代傳統的齊納二極管-電阻組的時候，其輸出阻抗得到有效的改善，其偏置電流大大減少。3.4 調試過程說明在剛剛焊接好電路進行測試時，我們的結果在負載調整率、輸出限流值和輸出紋波三個方面不是很達標。針對這三個問題，我們對電路進行了調整。關于負載調整率，我們在助教的指導下

24、在板子背面飛了一根從J5到負載的線，如圖3-8所示，并且調整了自制的水泥電阻負載的導線長度，最后解決了這個問題。關于輸出限流值，我們調整了電阻R9的值為205，并且調整了自制的水泥電阻負載的導線長度，最后解決了這個問題。圖3-8 穩壓源飛線示意圖關于輸出紋波，我們做了一系列調整。首先，我們觀察我們的紋波圖線（見圖3-9），發現尖刺過長，這可能是電感磁飽和的緣故。因而我們減少了電感線圈匝數。接著我們選擇降低開關管飽和導通的深度，減小了R2的取值，有效了壓制開關瞬間噪聲，從而使得紋波幅度降到了40mV下。但是這樣的負面結果就是會使開關管功耗上升，系統效率下降，因而我們最后系統效率結果不是很好，這一

25、對矛盾，我們最后沒有平衡到最好，這是一點不足之處。圖3-9 調試過程中的輸出紋波圖4. DC-DC開關穩流電源模塊的設計4.1 主要功能和設計指標24.1.1 主要功能該模塊的核心器件是TL494，能在直流輸入電壓10-20V下穩定輸出直流電流（單獨工作時默認0.8A）。輸出電流設定值可在指定范圍內選擇設置（通過外部輸入的穩流參考信號設置）。模塊內部有輸出電流采樣傳感部件，具有輸出限壓保護功能，并能把電流采樣傳感信號經放大后輸出。4.1.2 設計指標（1）輸入電壓：可適配直流10-20V（2）輸出電流：直流0.31.0A可調，默認0.8A（3）負載調整率：負載變化引起的輸出電流變化 （合格）（

26、4）輸出電壓紋波：不大于100mVp-p（5）額定輸出電壓： 5.1V（6）輸出限壓值： 5.5V±5%（7）電源變換效率（滿載）： 60% （8）空載時，能按常規自動進入輸出限壓保護狀態4.2 設計方案概述本穩流源模塊設計原理與穩壓源模塊相同，電路上的不同之處在于，TL494的差分放大電路的輸入端改成了流經采樣電阻輸出電流放大后得到的電壓值與輸出默認電流對應的電壓值進行比較，從而確定開關三極管的截止與導通，完成穩流輸出功能。穩壓源模塊的電路圖如圖4-1所示，我們小組是完成任務一，即在穩壓源的電路板基礎上進行改線得到穩流板。圖4-1 穩流源電路圖4.3 設計方案中要點說明4.3.1

27、元件參數選取本模塊老師已經提供了電路圖，其中大部分元件的值已經給出，其中部分元件需要經過理論計算和調試才能確定取值。下針對幾個元件參數選取進行說明。（1）TL494芯片時鐘振蕩部分TL494芯片產生的PWM波的頻率是由一個RC振蕩電路來確定的，該電路見圖4-2，其中R15和C11的取值同穩流源模塊，分別為1000和0.01uf。圖4-2 穩流源TL494時鐘振蕩電路（2）開關三極管的偏置電阻部分開關三極管的導通和截止的狀態由其基極電壓所決定。基極電壓十分重要，它主要是PWM波信號經由R1和R2分壓后來決定，見圖4-3。此處參數取值同穩壓源模塊，取R1為300、R2為51。圖4-3 開關三極管偏

28、置電阻電路（3）TL494的ErrAMP1 外圍電路部分3穩流源中TL494 的ErrAMP1 外圍電路拓撲結構如圖 4-4所示。其中+5 V ref 來自 TL494 內置電壓基準源，Vt表示電源模塊的輸出電流經過采樣電阻（0.1）形成的端壓經放大后的電壓信號。根據老師提供的參考材料，與穩壓源部分分析相似，誤差放大器增益也可以定為200左右。因為我們的輸出電流默認值為0.8A，所以我們經過反復調整后確認取R13為2M，R19為5.1K，R20為1K。圖4-4 穩流源的ErrAMP1電路（4）過壓保護電路部分穩流源過壓保護電路如圖4-5所示，在這里不斷調整之后，我們取限壓值為5.7V，這樣一來

29、，可以計算得到R14為1K，R17為6.8K.圖4-5 穩流源過壓保護電路4.4 調試過程說明因為在調試過程中可能要改動電阻的值，而從焊孔之中反復焊接拆去電阻會損害焊盤，所以在這里我們采用將電阻直接焊接在背面，方便調試，如圖4-6所示。圖 4-6 穩流源電路板背面部分圖5. 用單片機控制DC-DC開關電源輸出電壓5.1 單片機控制系統整體方案5.1.1 主要功能和設計指標為了將穩壓電流源模塊和穩壓電壓源模塊兩電路模塊合體并聯輸出，整體成為一個穩壓電源系統，以提供比單個模塊更大的總輸出功率，我們使用了如下電路結構。圖5-1雙模塊合體并聯系統組成示意圖2其中，單片機小模塊的功能是對兩個電路模塊進行

30、適當的控制，對兩個電源模塊的輸出電流進行實時監控和動態精密的均流調整。控制部件主要由MSP430單片機（小系統）和一個DAC轉換模塊構成。與沒有使用控制部件相比，使用單片機是均流精度明顯提高。最終，兩個電路模塊的輸出電流應達到以下標準：負載大于額定負載70%時 （合格）過載（模塊限流輸出）時 （合格）圖5-2使用MSP430單片機充當控制部件25.1.2 基本設計原理控制部件主要由以下三部分構成：1（1） ADC部件（模數轉換）：負責檢測兩路電源模塊的輸出電流該部分使用MPS430內置的兩路ADC實現。（2） DAC部件（數模轉換）：負責輸出一個控制信號，其電壓值帶有均流控制信息在MPS430

31、單片機外部連接DAC芯片（安裝在穩壓源電路板上，DAC7611）。（3） 通過程序算法調動ADC和DAC成為一個完整測控系統使用MPS430單片機C語言代碼實現。MPS430代碼部分還控制實驗板上的兩個八段數碼管，使他們分別顯示穩壓源模塊和穩流源模塊的輸出電流。5.2 單片機控制系統的硬件電路5.2.1 單片機硬件資源說明MSP430系列單片機是美國德州儀器(TI)開發的一種16位超低功耗的混合信號處理器(Mixed Signal Processor)。稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實際應用需求，把許多模擬電路、數字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”解決方案。在本實驗中，主

32、要用到的硬件資源為輸入輸出端口、ADC采樣模塊、以及通用定時器Timer_0和Timer_1模塊。下面列表說明在本課程中用到的單片機資源的使用情況：（1） 輸入、輸出端口表5-1 單片機輸入輸入資源使用管腳功能外接線路P1.0輸出DAC7611 LDP1.4輸出DAC7611 CLKP1.5輸出DAC7611 SDIP1.6輸入穩壓源J1P1.7輸入穩流源J1P2.4輸出DAC7611 CS（2） ADC資源ADC10包含的寄存器有：ADC10AE0、ADC10CTL0、ADC10CTL1、ADC10MEM、ADC10DTC0、ADC10DTC1、ADC10SA。本次實驗使用ADC控制寄存器A

33、DC10CTL0、ADC10CTL1，ADC輸入使能寄存器ADC10AE0，和結果裝換寄存器ADC10MEM。下面是這些寄存器的配置方式：表5-2 ADC10相關寄存器配置方式及功能說明4（3） 通用計時器模塊表5-3 單片機通用計時器使用說明計時器模塊功能說明Timer_0產生計時器周期5msTimer_0產生440Hz的PWM波形, P2.1管腳PWM輸出5.2.2 DAC7411介紹圖5-3 DAC7611封裝圖5DAC7611是一種12位串行輸入D/A轉換器，可以把單片機控制的數字信號轉換成實際電路中的模擬信號。單片機通過對DAC7611的精密控制來控制穩壓源的輸出電壓。重要的管腳為L

34、D和SDI，其中LD管腳為控制信號轉換的開關，SDI(serial data input)則為輸入的數字信號。表5-4 DAC7611管腳定義55.2.3 硬件系統穩壓源J1和穩流源J1端口輸出放大后的電流被單片機采樣接受，單片機控制輸出均流信號通過DAC芯片輸出到穩壓源J2端口。穩壓源的均流主控信號從J3傳遞到穩流源的J2端口，從而實現雙模塊程控均流。圖5-4 系統連線圖15.3 單片機控制系統的軟件設計5.3.1 功能概述程序主要包括各部分資源初始化配置、采樣模塊、輸出模塊、中斷模塊、以及主函數模塊。主函數主要控制八段數碼管顯示當前的穩壓源以及穩流源的輸出電流。定時器Timer_0控制中斷

35、執行的時間間隔，每5ms執行一次中斷服務程序。中斷服務程序執行時，進行ADC采樣，讀取兩個電源模塊的輸出電壓值，與預期值進行比較，調整輸出PWM波的占空比。輸出產生的均流控制信號。5.3.2 程序流程圖圖5-5 程序流程圖46. 致謝感謝學校和老師為我們工科創3A提供了實驗硬件、實驗操作設備和實驗環境，讓我們能在良好的實驗環境下充分完成這次工科創項目。在工科創3A實驗初期，我們組對于實驗的目的還不是很清楚。感謝老師每周三開設的3A講座，為我們講述實驗各個方面的內容，使我們基本了解了實驗的基本元件信息、實驗需要達成的目標和具體的做法以及實驗中相關儀器的使用。在電路制作過程中，老師和助教一直都為我

36、們提供支持和幫助。當我們組在實驗過程中遇到問題，通過思考與討論仍然無法解決問題時，值班的老師和助教都會給我們建議，幫助我們排除可能出現的故障和錯誤原因，引導我們憑借自己的腦子一步一步找出癥結所在。不僅幫助我們解決了問題，更是提高了我們對問題的分析能力和解決能力。為了及時回復同學們的問題，老師和助教都留下了聯系方式，更組建了微信群，方便大家在線上提問，更快地得到回答，也可以互相交流。實驗過程中遇到與實驗儀器相關的問題時，值班助教都會耐心地幫我們講解。為了給同學們提供充足的實驗時間，電群的實驗室通常開到晚上十點，就算是雙休日也會開放至晚上八點，這都要感謝學校的關心體諒和值班助教的理解陪同。除此之外

37、，還應感謝同在實驗室完成工科創任務的同學們。在我們遇到實際困難，尤其是在對單片機代碼中的參數存疑，以及進行調試的時候，與同學進行討論，相互之間提出疑問、相互解答，往往會使我們加深對于電路部件和代碼參數的理解，為我們解決問題提供幫助。同樣感謝我們小組的每一位成員，正是大家的團結合作才有了這次工科創3A實踐的成功。感謝為此次實驗辛勤付出的每一個人。7. 參考文獻1 上海交大電子工程系. 工程實踐與科技創新3A講義EB/OL.48.2 上海交大電子工程系. 工程實踐與科技創新3A課程任務要求EB/OL.48.3 上海交大電子工程系.

38、 課程實驗指導材料 TL494 之 ErrAMP1 外圍電路分析與設計EB/OL.48.4 工程實踐與科技創新3A.第62組盛愛國實驗報告DB/OL.5 德州儀器(TI).DAC7611R/OL.2012:8-128. 附錄A 系統操作說明書本系統使用杜邦線進行引腳間的連接，如圖8-1所示。其中穩壓源板上的DAC7611系統接線說明如表8-1所示。運行時，八個數碼管分別顯示穩壓源和穩流源輸出電流。圖8-1 系統整體實物圖表8-1 系統接線說明VDDVCCCSP2.4CLKP1.4SDI連P1.5DAC7611LDP1.0CLRVCCGNDGNDVout接穩壓源

39、J2P1.6穩壓源J1P1.7穩壓源J1穩流源J2穩壓源J3實驗用板部分細節圖如圖8-2、圖8-3所示。圖8-2 穩壓源板細節圖圖8-3 穩流源板細節圖9. 附錄2測試與分析9.1 檢測項目和方法9.1.1 DC-DC穩壓電源模塊單體基本技術指標見表9-1。表9-1 DC-DC穩壓電源模塊單體基本技術指標（滿分40，總評時按一定規則折算）檢測項目檢測條件檢測方法評分規則輸出電壓絕對精度(5)Rload=5.1測量輸出電壓。4.755.25V，得2.5分；其他得0分。Rload=¥ (空載)4.755.25V，得2.5分；其他得0分。輸出紋波(10)輸入20.0V±0.1V；

40、Rload=5.1；示波器探頭X10，示波器帶寬限制調為20MHz示波器觀測交流紋波。小于等于40mVpp，得10分；小于等于60mVpp，大于40mVpp，得8分；小于等于80mVpp，大于60mVpp，得6分；小于等于100mVpp，大于80mVpp，得4分；小于等于120mVpp，大于100mVpp，得2分；其他，得0分。電壓調整率(2)Rload=5.1輸入從10V變化到20V輸出電壓約為5V，且變化小于0.01V，得2分；大于等于0.01V，小于等于0.025V，得1分；其他，得0分。負載調整率(2)輸入10.0V±0.1VRload=5.1和10輸出電壓約為5V，且變化小

41、于0.01V，得2分；大于等于0.01V，小于等于0.02V，得1分；其他，得0分。電源轉換效率(18)輸入10.0V±0.1V；Rload=5.1測量輸入電壓、輸入電流，輸出電壓（直接測量負載電阻引腳部位，排除長導線的電阻的影響），負載以5.1W計，計算效率。若效率大于80%，得18分；在60%至80%之間，得分計算公式（結果保留1位小數） 小于60%，得0分；輸出限流值(3)輸出10.0V±0.1V；Rload=3測量輸出電壓3.13.5V，得3分；其他得0分。違規使用電位器目視檢查每使用一個電位器，扣3分。9.1.2 穩壓、穩流雙模塊合體輸出的技術指標見表9-2。一旦

42、開始測試，不得再人為調整電路或程控參數。表9-2 負載均衡度（滿分18，總評時按一定規則折算）檢測項目檢測條件檢測方法評分規則85%額定負載時均衡度(7)Rload=3測量輸出電壓和兩路輸出電流。并聯輸出電壓應在4.755.25V內，均衡度小于等于1%，得7分；大于1%，小于等于5%，得6分；大于5%，小于等于10%，得5分；大于10%，小于等于15%，得3分；其他（含擺幅大于5%），得0分滿載時均衡度(7)Rload=5.1/5.1測量輸出電壓和兩路輸出電流。并聯輸出電壓應在4.755.25V內，均衡度小于等于1%，得7分；大于1%，小于等于5%，得6分；大于5%，小于等于10%，得5分；大

43、于10%，小于等于15%，得3分；其他（含擺幅大于5%），得0分過載時均衡度(4)Rload=3/3測量輸出電壓和兩路輸出電流。并聯輸出電壓應在3.13.5V內，均衡度小于等于5%，得4分；大于5%，小于等于10%，得3分；大于10%，小于等于20%，得2分；其他（含擺幅大于5%），得0分9.1.3 制作工藝和人機界面（總評時按一定規則折算）Ø 對任務一不要求提供作品提供人機操作界面。9.1.4 其它功能或指標測試時只記錄不評分，總評時酌情考慮加分。對任務一作品，若能較準確地動態顯示兩路輸出電流讀數（必須以安培或毫安為單位，若數碼管位數不足，可翻屏輪流顯示），總評時酌情加分。9.2

44、測試的資源硬件資源：直流穩壓源1臺，示波器1臺，數字萬用表1臺，電源線2根，示波器探頭1根。測試環境：電院群樓4-105實驗室。9.3 測試結果及分析9.3.1 DC-DC穩壓電源模塊單體測試結果見表9-3表9-3穩壓電源模塊單體測試結果檢測項目檢測條件檢測方法或步驟記錄【評測官填寫】輸出電壓絕對精度(5)輸入10V，Rload=5.1測量輸出電壓輸出電壓= 4.911V，符合要求。輸入10V，Rload=¥ (空載)輸出電壓=4.925V，符合要求。輸出紋波(10)輸入20V，Rload=5.1示波器探頭X10，示波器帶寬限制調為20MHz輸出紋波=40mVpp，符合要求。電壓調整

45、率(2)Rload=5.1輸入從10V變化到20V變化前=4.911V變化后=4.914V，符合要求。負載調整率(2)輸入10V，Rload=5.1測量輸出電壓輸出電壓=4.911V輸入10V，Rload=10輸出電壓=4.918V，符合要求。電源轉換效率(18)輸入10V，Rload=5.1測量輸入電壓、電流，負載電阻兩引腳上輸出電壓。輸入電壓=10V輸入電流=0.65A輸出電壓=4.918V輸出限流值(3)輸入10V，Rload=3測量輸出電壓輸出電壓=3.124V，符合要求。備注違規使用電位器 是（ ） 否（） 電源轉換效率為73.0%，基本符合要求。未違規使用電位器。9.3.2 穩壓、

46、穩流雙模塊合體輸出測試結果 （負載均衡度）見表9-4表9-4穩壓、穩流雙模塊合體輸出測試結果檢測項目檢測條件檢測方法記錄85%額定負載時均衡度(7)Rload=3(1)評測官接入Rload(2)測量輸出電壓和兩路輸出電流。輸出電壓=4.925V，符合要求。第一路0.1電阻端壓=74mV(最高： mV； 最低： mV)第二路0.1電阻端壓=74.5mV(最高： mV； 最低： mV)滿載時均衡度(7)Rload=5.1/5.1(1)評測官更換Rload(2)測量輸出電壓和兩路輸出電流。輸出電壓=4.79V，符合要求。第一路0.1電阻端壓=95.63mV(最高： mV； 最低： mV)第二路0.1

47、電阻端壓=95.0mV(最高： mV； 最低： mV)過載時均衡度(4)Rload=3/3(1)評測官更換Rload(2)測量兩路輸出電流。輸出電壓=3.569V，基本符合要求。第一路0.1電阻端壓=103.1mV(最高： mV； 最低： mV)第二路0.1電阻端壓=103.5mV(最高： mV； 最低： mV)計算得到85%額定負載時均衡度為0.67%，滿載時均衡度為0.66%，過載時均衡度為0.39%，符合要求。9.3.3 對任務一（MSP430單片機控制）數碼管顯示穩壓源、穩流源的輸出電流示數。10. 附錄C 課程學習心得和意見建議在3A的課程中，我們明顯感覺到了難度較2A而言提高了不少

48、，有很多內容都需要我們自己學習，老師沒有提供很多的資料，不是像以前一樣一步步指導我們。一開始我們對此不太適應，不知道怎樣著手工作，不過網絡給了我們豐富的學習機會，各類仿真軟件，各種別人寫的經驗都讓我們學到了很多。在本次課程中，我們不僅學習了開關式穩壓電源的原理，親手實踐制作了一個電源并使用C語言編寫單片機程序控制，還對硬件電路的調試過程以及單片機的寄存器資源使用有了更深的理解。我們非常開心在這學期有這個機會和同學一起在實驗室探索，自我學習，并且一起交流制作電源的經驗。這門工程實踐課和其他理論課程最大的不同就在于我們要應用已經學到的知識，而不是只要理解老師說的話。在調試電路，編寫符合要求的程序時

49、我們也遇到了不少困難，感謝很多同學的幫助，以及助教的耐心指導。在實驗的過程中，常常有一些誤差我們很難控制，常常稱之為“玄學”。比如負載電阻溫度太高會造成紋波幅值變大，所以我們需要數據測著測著去把負載放在窗外“冰”一下。比如示波器探頭不好，結果波形亂七八糟等等。此外有個建議就是實驗室器材的精準度參差不齊，有一些萬用表有些問題，希望老師能夠做出一些調整。11. 附錄D 軟件程序清單MPS430 代碼：/本程序時鐘采用內部RC振蕩器。 DCO：8MHz,供CPU時鐘; SMCLK：1MHz,供定時器時鐘#include <msp430g2553.h>#include <tm1638

50、.h>/-Constants-/#define V_T1s 200#define V_T100ms 20#define NUM_SAMPLE 50/-Variables-/unsigned int ADC_mod = 0;unsigned int ADC_currentCVNUM_SAMPLE;unsigned int ADC_currentCCNUM_SAMPLE;unsigned int ADC_ptrCV = 0;unsigned int ADC_ptrCC = 0;signed int ADC_data;unsigned long Volt = 0;unsigned long C

51、urrent = 0;unsigned int CTR_OUT = 500;unsigned char clock1s = 0;unsigned char clock100ms = 0;unsigned char clock1s_flag = 0;unsigned char clock100ms_flag = 0;unsigned char led8 = 0,0,0,0,0,0,0,0;unsigned char digit8 = 0,0,0,0,0,0,0,0;unsigned char pnt = 0x00;unsigned char w = 0;/-Pin Definition-/#de

52、fine CTL1_0L P1OUT &= BIT0/DAC7611 LD#define CTL1_0H P1OUT |= BIT0#define CTL1_1L P1OUT &= BIT1#define CTL1_1H P1OUT |= BIT1#define CTL1_2L P1OUT &= BIT2#define CTL1_2H P1OUT |= BIT2#define CTL1_3L P1OUT &= BIT3#define CTL1_3H P1OUT |= BIT3#define CTL1_4L P1OUT &= BIT4/DAC7611 CL

53、K#define CTL1_4H P1OUT |= BIT4#define CTL1_5L P1OUT &= BIT5/DAC7611 SDI#define CTL1_5H P1OUT |= BIT5#define CTL1_6L P1OUT &= BIT6/Voltage J1 IN #define CTL1_6H P1OUT |= BIT6#define CTL1_7L P1OUT &= BIT7/Current J1 IN#define CTL1_7H P1OUT |= BIT7#define CTL2_0L P2OUT &= BIT0#define CTL2_