双向DCDC变换器全国大学生电子设计竞赛全国二等奖作品Word格式.docx
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由于市场上所售开关电源模块的，纹波大的因素，所以辅助电源选择了一个较小的9V变压器，进行，整流滤波作为辅助电源。
3、控制方法的论证与选择
方案1：
采用PWM调节占空比的方法控制降压芯片的控制端，达到控制恒流和控制恒压的目的，采用PWM调节软件较为复杂，而且PWM调节较为缓慢，软件控制难度大。
恒压部分完全有硬件控制，硬件自身形成一个闭环控制回路，对电压进行调节使其恒定题目要求的精度范围。
综合以上两种方案，选择软件较为简单，硬件较为复杂的方案2。
二、系统理论分析与计算
1、充电电路设计分析
充电电路也就是一个降压电路，并且要求是一个恒流源，本次竞赛选取XL4016为核心降压芯片，其结构如图所示。
管脚定义如下典型应用电路如下
2.2放电电路设计分析
XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路，可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS。
XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。
PWM控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。
内置过电流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能。
典型应用电路如下
2.1充电电路设计分析
XL4016降压模块电路图如下所示
内置过电流保护功
能与EN脚逻辑电平关断功能。
三、电路与程序设计
1、电路的设计
（1）系统总体框图
（图3-1）
系统总体框图如图3-1所示，主要由辅助电源、测控电路、双向DC-DC变换电路等组成，辅助电源为测控电路供电，测控电路用于检测和控制双向DC-DC电路，以及电压电流的采集与控制。
（2）降压电路原理
降压电路采用XL4016型8A，180KHz，40V，PWM降压型直流对直流转换器，最大效率可达96%。
输出1.25V到36V可调，8A恒定输出电流能力。
如下图3-2所示为XL4016降压部分电路图，通过对FB引脚的控制，可有效的实现电流及电压的控制。
该转换器外围器件少，低纹波，调节简单，内置短路保护功能。
PWM占空比0%到100%连续可调。
（图3-2）
（3）升压电路原理图
升压电路使用XL6019型220KHz、60V、5A开关电流升压/降压型DC-DC转换器。
可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS、XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。
内置过流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能。
使用单片机控制EN引脚实现对升压模块开启与关断。
（图3-3）
（4）测控电路电路原理图
测控电路如图3-4所示，通过电阻分压滤波后，使用单片机ADC采样，得到输入、输出电压，以及电流和2.5V基准电压，使用TL431产生2.5V基准电压用于矫正。
恒压恒流控制使用单片机输出PWM，经滤波后使用LM358跟随，增强驱动能力，同时可减小输入控制端的能量消耗。
使用比较器比较设定值与输出值，再控制芯片的工作状态。
（图3-4）
电源
为减小高频干扰，辅助电源使用220V到9V普通变压器，经整流滤波后使用7812和HT7333分别输出12V和3.3V电压为LM358和单片机小系统板供电。
2、程序的设计
（1）程序功能描述与设计思路
1、程序功能描述
根据题目要求，软件部分实现测量显示，切换模式，充电过压保护，控制调节系统。
2、程序设计思路
（1）、首先进行，按键，OLED各个内设初始化；
（2）、进行按键扫描；
（3）、判断模式；
（4）、进行PWM控制电流，让输出为横流模式；
（5）、扫描按键；
（6）进行打开光耦，让升压模块工作；
3程序流程图
1、系统总框图
Vin/Vout
2、程序流程图
四、测试仪器与数据分析
4.1测试仪器
5位半数字万用表，4位半万用表
4．2测试数据与分析
（1）U2=30V条件下对电池恒流充电，电流I1在1-2A变化过程中测量值如下表：
按按键次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
I1测量值（A）
0.99
1.01
1.06
1.07
1.10
1.12
1.14
1.16
1.17
，
（2）设定I1=2A，使U2在24-36V范围内变化时，测量记录I1的值。
数据如下：
U2（V）
24
25
26
27
28
29
30
31
32
36
I1（A）
1.99
1.98
1.97
1.96
2.01
（3）设定I1=2A，在U2=30V，测量U1，I2，计算效率。
当I1=2A，U2=30V时，测得I2=1.47A，U1=20V，由此计算效率为97%。
（4）放电模式下，保持U2=30V，计算效率，数据如下：
当U2=30V时，I2=1.02A，U1=18.9V，I1=0.63A，由此计算效率为98%。
（5）使US在32-38V范围内变化时U2记录如下：
Us/V
33
34
35
37
U2/V
29.7
29.8
29.9
30.3
30.4
以上数据可以说明，本次设计的双向DCDC变换器，各项指标均在题设范围内，是符合要求的。
附录1：
电路原理图
附录2：
源程序
#include"
adc.h"
delay.h"
sys.h"
usart.h"
led.h"
beep.h"
key.h"
exti.h"
wdg.h"
myiic.h"
timer.h"
Intmain（）
{
voidAdc_Init（void）
{
RCC->
APB2ENR|=1<
<
2;
GPIOA->
CRL&
=0XFFFF0000;
//Í
¨
µ
À
10/11É
è
Ö
Ã
RCC->
9;
APB2RSTR|=1<
APB2RSTR&
=~（1<
9）;
CFGR&
=~（3<
14）;
CFGR|=2<
14;
ADC1->
CR1&
=0XF0FFFF;
CR1|=0<
16;
8）;
CR2&
1）;
=~（7<
17）;
CR2|=7<
17;
CR2|=1<
20;
SQR1|=0<
SMPR2&
3）;
ADC1->
SMPR2|=7<
3;
0;
while（ADC1->
1<
2）;
}
u16Get_Adc（u8ch）
{
SQR3&
=0XFFFFFFE0;
SQR3|=ch;
22;
while（!
（ADC1->
SR&
1））;
/
returnADC1->
DR;
}
u16Get_Adc_Average（u8ch,u8times）
u32temp_val=0;
u8t;
for（t=0;
t<
times;
t++）
{
temp_val+=Get_Adc（ch）;
delay_ms（5）;
}
returntemp_val/times;
}
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