本文關(guān)鍵詞：基于USB的供電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(tuán)的線纜、相互不兼容的接口、大大小小的適配器而煩惱過(guò),而使用USB作為一種統(tǒng)一的接口可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題�，F(xiàn)在,一般的智能手機(jī)和小型的電子設(shè)備(比如平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、電子書(shū)閱讀器等)都可以通過(guò)一根USB線直接插在電腦上或適配器上來(lái)進(jìn)行充電。在酒店住房、機(jī)場(chǎng)等候廳、汽車(chē)和火車(chē)候車(chē)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(chǎng)所提供統(tǒng)一的USB供電控制很有必要。作為項(xiàng)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(jì)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(jì)方法,實(shí)現(xiàn)只需通過(guò)一根簡(jiǎn)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(jì)和軟件開(kāi)發(fā)兩部分。系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)環(huán)境為Altium Designer,仿真工具選用Proteus。硬件設(shè)計(jì)包括開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì),FPGA最小系統(tǒng)開(kāi)發(fā),DAC轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)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(jì)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(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)部分,在其輸入端設(shè)計(jì)了一個(gè)EMI濾波器,可以有效地抑制交流電網(wǎng)和高頻開(kāi)關(guān)電源各自產(chǎn)生的高頻信號(hào)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(dòng)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(duì)稱驅(qū)動(dòng)、半橋式拓?fù)?兩個(gè)開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通完成斬波,再通過(guò)全波整流將調(diào)整后的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓進(jìn)行輸出。開(kāi)關(guān)管的控制電路選用TL494芯片來(lái)完成,TL494中的兩個(gè)誤差放大器,一個(gè)設(shè)計(jì)為穩(wěn)壓電路,控制信號(hào)為輸出電路反饋回的電壓信號(hào),將其加到誤差放大器的反相端,同相端接基準(zhǔn)電壓。當(dāng)控制信號(hào)大于基準(zhǔn)電壓值時(shí),電路自動(dòng)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(gè)誤差放大器設(shè)計(jì)為過(guò)流保護(hù)電路,當(dāng)輸出電流超過(guò)設(shè)定值時(shí),內(nèi)部電路自動(dòng)地調(diào)整占空比,從而達(dá)到限流的目的。驅(qū)動(dòng)電路采用互補(bǔ)式驅(qū)動(dòng)電路,能使電源電路中開(kāi)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(kāi)關(guān)功率管的功率損耗。FPGA編程采用自底向上的流程進(jìn)行開(kāi)發(fā)。分頻模塊將系統(tǒng)時(shí)鐘分頻后得到兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào),一個(gè)用于按鍵檢測(cè),另一個(gè)用于數(shù)碼管掃描顯示；按鍵檢測(cè)處理模塊檢測(cè)到按鍵的輸入后,經(jīng)過(guò)一系列的運(yùn)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(cè)處理模塊傳送過(guò)來(lái)的值轉(zhuǎn)換成8位的二進(jìn)制碼輸出到DAC0832芯片的數(shù)據(jù)輸入端。最后對(duì)基于USB的供電控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和測(cè)試,重點(diǎn)測(cè)試了DAC0832轉(zhuǎn)換電路、TL494芯片的性能和電源保護(hù)電路。測(cè)試結(jié)果表明,本設(shè)計(jì)理論研究的結(jié)果與實(shí)際測(cè)試的相關(guān)結(jié)果基本上相符。本論文工作對(duì)“創(chuàng)新USB傳輸技術(shù)在家庭網(wǎng)中的應(yīng)用研究”項(xiàng)目的進(jìn)一步研究提供了一定的參考和借鑒。
【關(guān)鍵詞】：USB 開(kāi)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)12-13
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容13
• 1.4 論文的組織架構(gòu)13-15
• 第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及論證15-18
• 2.1 USB接口選擇15
• 2.2 電源設(shè)計(jì)方案分析15-16
• 2.3 PWM控制方法及實(shí)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(jì)18-47
• 3.1 USB接口分析及設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(shì)21-22
• 3.2 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)22-40
• 3.2.1 電源輸入電路設(shè)計(jì)22-24
• 3.2.2 DC-DC功率變換電路設(shè)計(jì)24-26
• 3.2.3 高頻變壓器的設(shè)計(jì)及計(jì)算26-27
• 3.2.4 儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)計(jì)算27
• 3.2.5 PWM控制電路設(shè)計(jì)27-33
• 3.2.6 PWM轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)33-34
• 3.2.7 輸出電路設(shè)計(jì)34
• 3.2.8 輔助電源設(shè)計(jì)34-38
• 3.2.9 保護(hù)電路設(shè)計(jì)38-40
• 3.3 系統(tǒng)控制模塊設(shè)計(jì)40-41
• 3.3.1 cyclone系列芯片特點(diǎn)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(jì)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(jī)交互模塊設(shè)計(jì)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(jì)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(kāi)發(fā)流程47-48
• 4.2 軟件設(shè)計(jì)語(yǔ)言概述48-49
• 4.3 軟件設(shè)計(jì)總體構(gòu)思49
• 4.4 FPGA編程開(kāi)發(fā)49-53
• 4.4.1 分頻模塊設(shè)計(jì)50
• 4.4.2 按鍵捕獲及處理模塊設(shè)計(jì)50-51
• 4.4.3 LED顯示控制設(shè)計(jì)51-52
• 4.4.4 DAC轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 系統(tǒng)軟硬件仿真及測(cè)試54-62
• 5.1 硬件測(cè)試及仿真54-57
• 5.1.1 DAC0832轉(zhuǎn)換電路測(cè)試54-55
• 5.1.2 TL494芯片性能檢測(cè)55-56
• 5.1.3 保護(hù)電路測(cè)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(cè)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(xiàn)64-66
• 攻讀學(xué)位期間獲得學(xué)術(shù)成果66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李淵;單相雙級(jí)功率因數(shù)校正開(kāi)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(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：302270