直流直流提升转换器基于自定义应用程序

Leena托马斯¹Midhun年代²迷你P K³,安Josnie托马斯⁴Krishnapriya M N⁵

教授,EEE称,3月亚大纳西工程学院Kothamangalam¹
UG的学生,EEE称,3月亚大纳西工程学院Kothamangalam,印度^{2、3、4、5}

文摘

这个项目的目的是设计和测试功能证明DC直流提升转换器。单片机提供必要的控制信号转换电路,同时监测输入和输出电压水平。输入和输出电压显示在LCD。基于单片机输入从一个电位器,调节控制信号的工作周期从而控制输出电压。一个输入电压可以给3 - 12伏和设备之间可以产生最大25 v的电压。这个设备在标准电压的情况下尤其有用需求不匹配用户的应用程序。

关键字

ATmega32A,巴克提振转换器,肖特基二极管,功率MOSFET

介绍

电力供应可能是电池供电系统的最重要元素。电池供电的系统通常堆栈细胞串联实现更高的电压,但这并不总是可能由于缺乏空间。交替切换转换器使用一个电感的磁场来储存能量并释放它加载在一个不同的电压。较低的损失他们效率高是一个很好的选择。电容器连接到变频器的输出减少输出电压纹波。一个开关电源由一个功率级和控制电路。功率级执行基本的电力转换输入电压的输出电压,包括开关和输出滤波器。控制电路监测输出电压和控制电源开关。的控制电路由单片机产生必要的控制信号,打开电源开关。控制信号的周期性变化来调整输出电压。 The output voltage is monitored by the in-built ADC unit of the microcontroller.

基本直流提升转换器

提高转换器基本上是一个升压转换器,在低电压输入和提供一个更高的电压输出。基本提高转换器的线路图如下图所示。

输入和输出电压之间的关系由责任周期,控制开关的D,根据下面给出的方程。

答:选择的组件

电感的选择是一个关键部分inductive-boost电路设计因为电感值影响输入和输出纹波电压和电流。一个较低的电感串联电阻提供最佳的功率转换效率。本文选择48μh环形电感器。电感线圈的直流电阻是0.03Ω。

使用功率MOSFET开关。MOSFET如此选择,其击穿电压大于的最大输出电压转换器和国家电压降(RDS(上)非常小。在这里,一个Nchannel功率MOSFET - IRFZ44用作开关。它的击穿电压60 v和RDS() = 0.024Ω。

相比传统的二极管、肖特基二极管提供了一个较低的下降,收益率较低的功耗和更高的效率。肖特基二极管的平均额定电流应高于峰值电感电流的应用程序。二极管的反向击穿volt-age应大于最大输出电压的电路。肖特基二极管1 n5822是选择。VRRM = 40 v最大平均整流正向电流的值是3。

铝电解电容器是选择输入和输出。输入端,470μf 25 v电容器选择和输出端,选择330μf, 63 v电容器。

b的单片机

高性能,低功耗Atmel 8位AVR基于risc微控制器结合32 kb的可编程闪存,2 kb SRAM, 1 kb eepm,摘要10位A / D转换器,和JTAG接口芯片上的调试。设备支持16个MIPS的吞吐量16兆赫和4.5 - -5.5伏之间运作。

5伏特调节电路使用流行的3-terminal 7805集成电路用于供给单片机和液晶。7805年是一个线性电压调节器输出的最大电流。电容器提供在调节器的输入和输出侧抑制噪声。

输出比较单元的16位Timer1 Atmgea32A用于产生PWM信号。然后给这个信号功率MOSFET的栅通过一系列电阻。的16位Timer1 Atmega32A在快速PWM模式下工作。快速脉冲宽度调制或快速PWM模式提供了一种高频PWM波形生成选项。快速PWM斜坡不同于其他PWM选项的操作。计数器计数从下到上,然后从底部重启。顶部是由值写入到指定的输入捕捉Register1 (ICR1)。比较值写入输出比较寄存器的定时器1 (OCR1A)。通过改变ICR1的价值,PWM信号的频率可以变化,通过改变OCR1A, dutycycle可以多样。

c .电压监测和显示

电阻分压器电路用于减少直流输入和输出电压最大值为2.5 v。使用的电阻的±1%的公差。通过销ADC0测量输入电压和输出电压测量通过销ADC1 Atmgea32A。电压测量电路还包含一个多圈电位器微调的电压,4.7 v稳压二极管对过电压保护ADC别针和一个MOSFET打开测量电路只有当电压是阅读。以这种方式使用一个MOSFET降低了功率损耗电阻器的元素。

显示使用一个16 x2字符液晶显示器与HD44780U点阵液晶显示驱动程序和控制器。8位的液晶连接模式。LCD的数据大头针连接到PORTC ATmega32A和RS, R / W和E别针的LCD分别连接到PB0, PB1和ATmega32A PB2别针。

ATmega32A包含一个内部的10位ADC。一个内部的参考电压2.56 v用作ADC。输入和输出电压分别阅读渠道ADC0和ADC1。获得的价值乘以合适的常数,并显示在液晶。电压测量电路应校准。这是通过施加一个已知的输入电压值,然后调整多圈电位器,液晶上显示的电压是输入的一样。类似的过程采用校准输出。的ADC2销ATmega32A读取输入从10 k电位器和基于此值的控制器调整dutycyle控制信号。

线路图

结论

成就

总的来说,这个项目的主要目的是实现。boost变换器的工作频率200 KHz,提供输出电压超过20 v输入低至8 v。输入和输出电压测量电路工作好于预期,错误高达±0.1 v。单片机完美地显示这些值在液晶屏幕上。

Pit-falls和可能的改进

输出电压随负载的变化。随着负载的增加,输出电压下降。这可以避免通过监测输出电压,使适当的调整控制信号的dutycycle保持输出电压恒定。

没有真正的关闭boost变换器。即使没有给出控制信号,输出电压将相同的输入。这个问题可以解决通过提供一个电源开关与肖特基二极管的串联。输出电压将零当电源开关是关闭的。

数据乍一看


图1	图2	图3	图4

引用

ATmega32数据表
AVR131:使用AVR高速脉宽调制
山姆·戴维斯、电力设计常见问题的“Inductive-Boost直流-直流转换器”,电子设计,由美国国家半导体公司。
Daycounter Inc.Engineering服务。(在线)。http://www.daycounter.com/Calculators/Switching-Converter-Calculator.phtml
先进功率MOSFET IRFZ44数据表,飞兆半导体公司,1996年版。
1 n5822,轴向引导整流器数据表,在半导体。
USBasp。[网络]。http://www.fischl.de/usbasp/
WinAVR。(在线)。http://sourceforge.net/projects/winavr/
艾伦•马丁“提高转换器设计技巧”,美国国家半导体公司。(在线研讨会)
鹰。(在线)。http://www.cadsoftusa.com/eagle-pcb-design-software/product-overview/?language=en