發(fā)布時間：2021-08-01 13:48

　　電源分類多樣,對比模擬電源性能,數(shù)字電源因其運(yùn)算能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、易于監(jiān)控等特點(diǎn),被研究人員和電源市場廣泛關(guān)注。如何設(shè)計一款體積小、成本低、性能強(qiáng)的實(shí)用性數(shù)字電源,是本論文研究的重點(diǎn)。本文首先分析了數(shù)字電源的種類及實(shí)際的市場需求�？紤]到成本、開發(fā)快捷性、使用經(jīng)濟(jì)性及市場的基本需求,得出在滿足相同控制性能的條件下,基于ARM的STM32系列芯片設(shè)計的數(shù)字電源相對于基于TI公司的DSP芯片設(shè)計的數(shù)字電源能有效的降低成本。本文以ST公司的STM32作為本項目的主控芯片,通過采用增量式PID算法與積分分離PID算法相結(jié)合作為軟件設(shè)計算法,以H橋Buck-Boost型電路拓?fù)錇橹麟娐吩O(shè)計框架,設(shè)計了一款能完成程控輸出和各種故障報警顯示的數(shù)字電源。本文的主要內(nèi)容包括四部分。首先確定以基于ARM的STM32作為本項目的主控芯片,其次對基于Buck-Boost的主控電路進(jìn)行硬件設(shè)計。硬件電路主要包括MOS管構(gòu)成的功率主電路、驅(qū)動電路、檢測電路和OLED顯示電路;然后進(jìn)行了基于PID算法的軟件設(shè)計,完成了程序編寫、編譯和燒錄等步驟;最后對軟硬件進(jìn)行了聯(lián)調(diào),完成了恒壓恒流控制,UART通訊、OLED屏幕... 

【文章來源】：西京學(xué)院陜西省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

增量式PID算法仿真圖2.7改進(jìn)型PID算法理論

第二章已經(jīng)對增量式 PID 控制算法進(jìn)行了深入的理論分析，同時結(jié)式 PID 算法所存在的短板問題進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)合積分分離 PID 算法法進(jìn)行了有效地改進(jìn)[43]。本設(shè)計的 PID 控制對象是預(yù)設(shè)值與采樣值偏差，需要通過算法對其進(jìn)行逐步的修正、減小，從而達(dá)到減小靜態(tài)穩(wěn)定精度的目的。偏差值被不斷的送入 PID 算法程序中，經(jīng)過計算，通過 PWM 調(diào)節(jié)的率轉(zhuǎn)電路中的占空比大小，以此實(shí)現(xiàn)對電源輸出的控制。因?yàn)楸驹O(shè)計模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)行控制，數(shù)字量的控制是離散的，因此需要對差值先經(jīng)過離散化處理。這樣，就需要將一系列采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)的以Tk 作為連續(xù)時間點(diǎn) t，用積分作用來替代求和，用微分作用對數(shù)據(jù)換，用這樣的方式來對模擬量進(jìn)行數(shù)字化的替換，從而能夠獲得對應(yīng)D 表達(dá)式，結(jié)合積分分離的 PID 算法進(jìn)一步能夠得到改進(jìn)增量式 PID程圖[44]。.6 和圖四.7 所示，增量式 PID 和改進(jìn)的增量式 PID 軟件流程設(shè)計圖。

2）5V 直流電壓輸出測試為避免電源降壓在單位面積上發(fā)熱較大，影響電路正常工作，因此在板子允許的情況下，采用 LDO 型多級降壓的方式設(shè)計電路。圖五.7 所示為 12V 轉(zhuǎn) 5V 測試電路圖。圖五.7 5V 直流電壓輸出測試標(biāo)記圖在 VCC_SYS_12V（D 測試點(diǎn)）接入直流電源，在 B 測試點(diǎn)接數(shù)字示波器一個通道的測試端子，觀察輸出值和輸出波形如圖五.8 所示，輸出正常。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大功率電源轉(zhuǎn)換器測試平臺的設(shè)計[J]. 趙彥飛,溫景超,劉思嘉,于望.  集成電路應(yīng)用. 2019(08)
[2]電源類芯片測試修調(diào)方法及問題分析[J]. 張敏森,余慶,楊勇.  電子質(zhì)量. 2018(03)
[3]基于H橋的DC-DC變換器理論分析與仿真研究[J]. 夏益輝,趙鏡紅,張俊洪.  船電技術(shù). 2017(12)
[4]UPS電源電氣測試技術(shù)與性能的研究[J]. 范玉影.  科技資訊. 2017(31)
[5]全橋型DC/DC變換器的DMC-PID串級控制策略研究[J]. 王利波,余明揚(yáng),王一軍.  電源學(xué)報. 2018(06)
[6]數(shù)字技術(shù)在開關(guān)電源控制中的應(yīng)用和發(fā)展探析[J]. 趙志月.  輕工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2015(06)
[7]高電壓寬范圍輸入低電壓輸出的DC-DC輔助電源設(shè)計[J]. 胡亮燈,孫馳,趙治華,艾勝.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(03)
[8]基于CDT2000 I/O口的A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計[J]. 林子豪,黃俊,蒙志君,張浩宇.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2014(09)
[9]航天電源雙向DC/DC變換器的研究[J]. 孫佳,吳小華,尹欣.  測控技術(shù). 2014(08)
[10]基于增量式PID控制的半導(dǎo)體制冷溫控系統(tǒng)[J]. 王懷光,范紅波,任國全,馬超.  現(xiàn)代制造工程. 2013(11)



本文編號：3315639