1、摘要本設計使用LTC3872作為DC-DC升壓電路主控器件，效率可達90%以上，采用TI公司的高速高精度運放TLC272作為恒流電路反饋芯片，有效保證電流穩定輸出，使用 STC15W4K48S4為主控MCU，單片機內部A/D做按鍵掃描，僅使用一路IO口完成多個按鍵的操作。采用LCD12864作為顯示的LED閃光燈電源有連續輸出和脈動輸出兩種模式，實時地顯示連續和脈沖輸出模式下的電流狀態。脈動模式時，使用輕觸按鍵通過單片機定時器模式控制PWM脈沖輸出，滿足預設電流的相對誤差小于2%的要求。使用TI公司12位D/A TLV5616控制恒流，極大提高了輸出電流的精度。關鍵詞：單片機，A/D，D/A,

2、PWM脈沖目錄摘要01、系統方案21.1系統框圖21.2方案設計與比較23、電路與程序設計33.1硬件電路設計33.2程序流程圖44、測試方法與測試結果65總結7參考文獻71、系統方案1.1系統框圖圖1 系統框圖1.2方案設計與比較1.2.1主控器模塊的設計方案與選擇主控器負責控制與協調其他各個模塊工作，并進行簡單的數字信號處理。在整個電子負載系統中，主控器是系統的控制中心，其工作效率的高低關系到系統效率的高低以及系統運行的穩定性。方案一：采用MSP430功能強大，速度快，相比51而言，這些是明顯的優勢。但是，MSP430作為混合信號處理器，針對許多具體應用，許多功能未必有用。方案二：STC1

3、5F204EA單片機是宏晶科技推出的新一代超低價A/D轉換單片機單片機，1個時鐘/機器周期，高速、高可靠，8路10位高速A/D轉換，內部高精度R/C時鐘，徹底省掉外部昂貴的晶振。考慮實際情況，我們選擇了STC15F204EA作為主控芯片，此芯片對于本次設計資源完全夠用。1.2.2升壓模塊方案一：FP6290H是電流模式升壓型DC-DC轉換器。它的PWM電路，內阻0.2功率MOSFET使該轉換器的功率高效率。內部具有1.24V精密參考電壓。方案二：使用分離式元件構成升壓電路，升壓后較為穩定，但電路較為復雜，對元器件的精度要求較高。綜合考慮，方案一電路結構簡單，升壓穩定而且可以調節輸出電壓，我們選

4、擇方案一。1.2.3恒流模塊方案一：采用單片機作為整機控制單元，通過鍵盤來設置直流電源的輸出電流，經過D/A轉換器（TLV5616）來輸出模擬量并發送到LCD進行顯示，使輸出電流達到小于2%的誤差范圍。方案二：由晶體管構成鏡像恒流源 ，該電路的缺點之一在于電流的測量精度受到兩個晶體管的匹配程度影響，其中涉及到比較復雜的工藝參數。另一缺點在于，集電極最大輸出電流約為幾百毫安，而題目要求輸出電流為102000mA，因此由晶體管構成的恒流源不適合采用。最終我們選擇方案一作為橫流輸出模塊設計原理。1.2.4脈沖輸出方案方案一：使用NE555定時器調節輸出脈沖，只需簡單的電阻器、電容器，即可完

5、成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久，它的計時精確度高、溫度穩定度佳，且價格便宜。方案二：使用單片機內部定時器控制PWM脈沖信號，程序簡單，輸出波形穩定，通過外部按鍵很容易控制輸出PWM輸出不同脈沖，且易于實現。最終方案二結構簡單，且充分利用單片機的定時器功能特性，易于實現，節省資源。3、電路與程序設計3.1硬件電路設計及參數計算3.1.1電源升壓電路LTC3872 是一款恒定頻率、電流模式、升壓型 DC/DC 控制器，用于驅動一個 N 溝道功率 MOSFET，而且所需的外部組件非常之少。No RSE

6、NSETM 架構免除了增設一個檢測電阻器的需要，并改善了效率、節省了板級空間。圖2 升壓電路參數計算: Vo=1.2V×1+R2R1設 R1=11.8K要使輸出電壓為12V，則根據公式的R2=107K 3.1.2恒流電路基本電路為由運算放大器TLC272做電流串聯負反饋、N溝道增強型MOS管IRF640為驅動，0.5采樣電阻電路組成的恒流電路。V2為模擬單片機控制D/A輸出電壓，V1為模擬D/A輸出電壓值。R2作為負載測試輸出。 圖3 恒流電路參數計算：Io（V2R4R3）/R13.2程序流程圖本系統采用12位AD和DA做作為模擬采樣和控制輸出，極高的保證了電流的穩定和脈沖

7、的可靠性。圖4 流程圖4、測試方法與測試結果使用電池給供電，主要測試電池電壓，電池電流，負載電壓以及負載電流，測試數據如下表所示：連續輸出模式電流測試結果如表1所示：表1測試結果序號輸出電壓 V輸出電流 (mA)110.121100.01210.102150.12310.112199.87效率測試結果如表2所示：表2 測試結果序號輸入電壓 (V)輸入電流 (mA)輸出電壓(V)輸出電流(mA)效率(%)13.2535.9910.22199.3284.223.3523.5410.23200.3484.333.1551.0810.13200.2984.2脈沖模式測試數據如下表3：表3 測試結果輸出

8、檔位最高(mA)最低(mA)平均(mA)300mA檔312296304.5450mA檔462446453.4600mA檔604593598.5脈沖周期測試如下表4：表4測試結果脈沖檔位（ms）測試一（ms）測試二（ms）測試三（ms）1010.02210.0019.9913030.04330.01329.983100100.024100.01199.9325總結經過四天三夜的辛勤努力，我們實現了題目的要求。在某些性能參數上超過了題目的要求。但由于時間緊，工作量大，系統還存在許多可以改進的地方，比如電路布局和抗干擾方面還有很大的提升空間。相信經過改進，性能還會有進一步的提升。本次競賽極大的鍛煉了我們，雖然遇