1、摘要本設(shè)計使用LTC3872作為DC-DC升壓電路主控器件，效率可達(dá)90%以上，采用TI公司的高速高精度運(yùn)放TLC272作為恒流電路反饋芯片，有效保證電流穩(wěn)定輸出，使用 STC15W4K48S4為主控MCU，單片機(jī)內(nèi)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(xù)輸出和脈動輸出兩種模式，實時地顯示連續(xù)和脈沖輸出模式下的電流狀態(tài)。脈動模式時，使用輕觸按鍵通過單片機(jī)定時器模式控制PWM脈沖輸出，滿足預(yù)設(shè)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(guān)鍵詞：單片機(jī)，A/D，D/A,

2、PWM脈沖目錄摘要01、系統(tǒng)方案21.1系統(tǒng)框圖21.2方案設(shè)計與比較23、電路與程序設(shè)計33.1硬件電路設(shè)計33.2程序流程圖44、測試方法與測試結(jié)果65總結(jié)7參考文獻(xiàn)71、系統(tǒng)方案1.1系統(tǒng)框圖圖1 系統(tǒng)框圖1.2方案設(shè)計與比較1.2.1主控器模塊的設(shè)計方案與選擇主控器負(fù)責(zé)控制與協(xié)調(diào)其他各個模塊工作，并進(jìn)行簡單的數(shù)字信號處理。在整個電子負(fù)載系統(tǒng)中，主控器是系統(tǒng)的控制中心，其工作效率的高低關(guān)系到系統(tǒng)效率的高低以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。方案一：采用MSP430功能強(qiáng)大，速度快，相比51而言，這些是明顯的優(yōu)勢。但是，MSP430作為混合信號處理器，針對許多具體應(yīng)用，許多功能未必有用。方案二：STC1

3、5F204EA單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超低價A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)單片機(jī)，1個時鐘/機(jī)器周期，高速、高可靠，8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換，內(nèi)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(shè)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(zhuǎn)換器。它的PWM電路，內(nèi)阻0.2功率MOSFET使該轉(zhuǎn)換器的功率高效率。內(nèi)部具有1.24V精密參考電壓。方案二：使用分離式元件構(gòu)成升壓電路，升壓后較為穩(wěn)定，但電路較為復(fù)雜，對元器件的精度要求較高。綜合考慮，方案一電路結(jié)構(gòu)簡單，升壓穩(wěn)定而且可以調(diào)節(jié)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(jī)作為整機(jī)控制單元，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器（TLV5616）來輸出模擬量并發(fā)送到LCD進(jìn)行顯示，使輸出電流達(dá)到小于2%的誤差范圍。方案二：由晶體管構(gòu)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(fù)雜的工藝參數(shù)。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(gòu)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(shè)計原理。1.2.4脈沖輸出方案方案一：使用NE555定時器調(diào)節(jié)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(wěn)定度佳，且價格便宜。方案二：使用單片機(jī)內(nèi)部定時器控制PWM脈沖信號，程序簡單，輸出波形穩(wěn)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(xiàn)。最終方案二結(jié)構(gòu)簡單，且充分利用單片機(jī)的定時器功能特性，易于實現(xiàn)，節(jié)省資源。3、電路與程序設(shè)計3.1硬件電路設(shè)計及參數(shù)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(qū)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(gòu)免除了增設(shè)一個檢測電阻器的需要，并改善了效率、節(jié)省了板級空間。圖2 升壓電路參數(shù)計算: Vo=1.2V×1+R2R1設(shè) R1=11.8K要使輸出電壓為12V，則根據(jù)公式的R2=107K 3.1.2恒流電路基本電路為由運(yùn)算放大器TLC272做電流串聯(lián)負(fù)反饋、N溝道增強(qiáng)型MOS管IRF640為驅(qū)動，0.5采樣電阻電路組成的恒流電路。V2為模擬單片機(jī)控制D/A輸出電壓，V1為模擬D/A輸出電壓值。R2作為負(fù)載測試輸出。 圖3 恒流電路參數(shù)計算：Io（V2R4R3）/R13.2程序流程圖本系統(tǒng)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(wěn)定和脈沖

7、的可靠性。圖4 流程圖4、測試方法與測試結(jié)果使用電池給供電，主要測試電池電壓，電池電流，負(fù)載電壓以及負(fù)載電流，測試數(shù)據(jù)如下表所示：連續(xù)輸出模式電流測試結(jié)果如表1所示：表1測試結(jié)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(jié)果如表2所示：表2 測試結(jié)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(shù)據(jù)如下表3：表3 測試結(jié)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(jié)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(jié)經(jīng)過四天三夜的辛勤努力，我們實現(xiàn)了題目的要求。在某些性能參數(shù)上超過了題目的要求。但由于時間緊，工作量大，系統(tǒng)還存在許多可以改進(jìn)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(jīng)過改進(jìn)，性能還會有進(jìn)一步的提升。本次競賽極大的鍛煉了我們，雖然遇