本文關(guān)鍵詞：基于USB的供電控制系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大多數(shù)人或許都為亂作一團的線纜、相互不兼容的接口、大大小小的適配器而煩惱過,而使用USB作為一種統(tǒng)一的接口可以很好地解決這個問題�，F(xiàn)在,一般的智能手機和小型的電子設(shè)備(比如平板電腦、數(shù)碼相機、電子書閱讀器等)都可以通過一根USB線直接插在電腦上或適配器上來進行充電。在酒店住房、機場等候廳、汽車和火車候車廳,都可以看到以USB為接口的電源配置。因此,為家庭、辦公、酒店、公寓等場所提供統(tǒng)一的USB供電控制很有必要。作為項目“創(chuàng)新USB傳輸技術(shù)在家庭網(wǎng)中的應(yīng)用研究”的供電控制系統(tǒng)部分,本設(shè)計根據(jù)以USB為供電接口的各種小功率電器設(shè)備的供電要求,提出了一種基于USB的高效率、低功耗、環(huán)保節(jié)能的供電控制系統(tǒng)的設(shè)計方法,實現(xiàn)只需通過一根簡單的USB數(shù)據(jù)線就可以給電器設(shè)備充電的功能。論文的主要內(nèi)容包括硬件設(shè)計和軟件開發(fā)兩部分。系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計環(huán)境為Altium Designer,仿真工具選用Proteus。硬件設(shè)計包括開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計,FPGA最小系統(tǒng)開發(fā),DAC轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計。系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計環(huán)境為Quartus Ⅱ,仿真工具為Quartus Ⅱ的自有仿真工具。軟件設(shè)計模塊包括頂層模塊、分頻模塊、按鍵捕獲處理模塊、LED數(shù)碼管顯示模塊和DAC轉(zhuǎn)換模塊。開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計部分,在其輸入端設(shè)計了一個EMI濾波器,可以有效地抑制交流電網(wǎng)和高頻開關(guān)電源各自產(chǎn)生的高頻信號造成的相互干擾。工頻整流采用全橋整流電路,輸出電壓波動小,為轉(zhuǎn)換電路提供穩(wěn)定的直流輸入。DC-DC功率變換電路采用隔離式、對稱驅(qū)動、半橋式拓撲,兩個開關(guān)管交替導(dǎo)通完成斬波,再通過全波整流將調(diào)整后的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓進行輸出。開關(guān)管的控制電路選用TL494芯片來完成,TL494中的兩個誤差放大器,一個設(shè)計為穩(wěn)壓電路,控制信號為輸出電路反饋回的電壓信號,將其加到誤差放大器的反相端,同相端接基準電壓。當(dāng)控制信號大于基準電壓值時,電路自動調(diào)整脈沖寬度使其變窄,從而使電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。另一個誤差放大器設(shè)計為過流保護電路,當(dāng)輸出電流超過設(shè)定值時,內(nèi)部電路自動地調(diào)整占空比,從而達到限流的目的。驅(qū)動電路采用互補式驅(qū)動電路,能使電源電路中開關(guān)功率管的上升沿和下降沿的特性變好,并且可以降低開關(guān)功率管的功率損耗。FPGA編程采用自底向上的流程進行開發(fā)。分頻模塊將系統(tǒng)時鐘分頻后得到兩個時鐘信號,一個用于按鍵檢測,另一個用于數(shù)碼管掃描顯示；按鍵檢測處理模塊檢測到按鍵的輸入后,經(jīng)過一系列的運算后輸出設(shè)定的電壓值,并送至顯示模塊和DAC轉(zhuǎn)換模塊；DAC轉(zhuǎn)換模塊再將按鍵檢測處理模塊傳送過來的值轉(zhuǎn)換成8位的二進制碼輸出到DAC0832芯片的數(shù)據(jù)輸入端。最后對基于USB的供電控制系統(tǒng)進行了仿真和測試,重點測試了DAC0832轉(zhuǎn)換電路、TL494芯片的性能和電源保護電路。測試結(jié)果表明,本設(shè)計理論研究的結(jié)果與實際測試的相關(guān)結(jié)果基本上相符。本論文工作對“創(chuàng)新USB傳輸技術(shù)在家庭網(wǎng)中的應(yīng)用研究”項目的進一步研究提供了一定的參考和借鑒。
【關(guān)鍵詞】：USB 開關(guān)穩(wěn)壓電源 FPGA DAC0832 TL494
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP334.7;TP273
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 引言11-15
• 1.1 課題研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)12-13
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容13
• 1.4 論文的組織架構(gòu)13-15
• 第2章 系統(tǒng)設(shè)計方案及論證15-18
• 2.1 USB接口選擇15
• 2.2 電源設(shè)計方案分析15-16
• 2.3 PWM控制方法及實現(xiàn)方案16-17
• 2.4 本章小結(jié)17-18
• 第3章 基于USB的供電控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計18-47
• 3.1 USB接口分析及設(shè)計18-22
• 3.1.1 USB接口分類18-19
• 3.1.2 USB引腳定義19
• 3.1.3 USB新接口Type-C和USB PD標準介紹19-21
• 3.1.4 USB系統(tǒng)的構(gòu)成21
• 3.1.5 系統(tǒng)采用USB接口技術(shù)的優(yōu)勢21-22
• 3.2 開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計22-40
• 3.2.1 電源輸入電路設(shè)計22-24
• 3.2.2 DC-DC功率變換電路設(shè)計24-26
• 3.2.3 高頻變壓器的設(shè)計及計算26-27
• 3.2.4 儲能濾波電感、電容參數(shù)計算27
• 3.2.5 PWM控制電路設(shè)計27-33
• 3.2.6 PWM轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動電路設(shè)計33-34
• 3.2.7 輸出電路設(shè)計34
• 3.2.8 輔助電源設(shè)計34-38
• 3.2.9 保護電路設(shè)計38-40
• 3.3 系統(tǒng)控制模塊設(shè)計40-41
• 3.3.1 cyclone系列芯片特點分析40
• 3.3.2 基于EP2C8Q208芯片的最小系統(tǒng)40-41
• 3.4 DAC轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計41-45
• 3.4.1 DAC0832芯片介紹及其應(yīng)用41-44
• 3.4.2 LM358芯片介紹及應(yīng)用44-45
• 3.5 人機交互模塊設(shè)計45-46
• 3.5.1 按鍵輸入模塊控制45
• 3.5.2 LED顯示電路45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 基于USB的供電控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計47-54
• 4.1 軟件編程工具的介紹及使用47-48
• 4.1.1 Quartus Ⅱ介紹47
• 4.1.2 Quartus Ⅱ軟件開發(fā)流程47-48
• 4.2 軟件設(shè)計語言概述48-49
• 4.3 軟件設(shè)計總體構(gòu)思49
• 4.4 FPGA編程開發(fā)49-53
• 4.4.1 分頻模塊設(shè)計50
• 4.4.2 按鍵捕獲及處理模塊設(shè)計50-51
• 4.4.3 LED顯示控制設(shè)計51-52
• 4.4.4 DAC轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 系統(tǒng)軟硬件仿真及測試54-62
• 5.1 硬件測試及仿真54-57
• 5.1.1 DAC0832轉(zhuǎn)換電路測試54-55
• 5.1.2 TL494芯片性能檢測55-56
• 5.1.3 保護電路測試56-57
• 5.2 FPGA程序仿真57-59
• 5.2.1 按鍵捕獲處理模塊仿真58-59
• 5.2.2 LED顯示控制模塊仿真59
• 5.3 系統(tǒng)測試結(jié)果59-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 總結(jié)與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-66
• 攻讀學(xué)位期間獲得學(xué)術(shù)成果66

【參考文獻】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李淵;單相雙級功率因數(shù)校正開關(guān)穩(wěn)壓電源研究[D];鄭州大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：基于USB的供電控制系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：302270