采用MSP单片机的开关稳压电源设计方案
6页1、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
2、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:1 / 6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。2 / 6电压采集 因为采样信号要输入单片机MSP430 内部,其内
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