工程实践与科技创新[3A]-第67组(李风怡)设计报告(任务一)

1、姓名班级学号具体负责的工作联系方式摘 要：这篇报告主要阐述了基于TL494的降压型DC-DC开关电源的设计，介绍了单片机MSP430对电源进行监控和均流控制的实现过程。本报告包括了主要功能、设计指标、电路参数的选取、硬件的工作原理和软件的编程思想、系统测试结果、使用说明、实验心得、实物照片和实验中遇到的问题等。关键词：DC-DC开关电源，并联均流，MSP430单片机，A/D转换ABSTRACT:This report focuses on the design scheme of switch mode DC-DC power supply based on TL494, and introd

2、uces the realization of current control based on MSP430. This report includes the main function, design specifications, circuit parameters, the basic principle of the hardware and software programming, the results of test, instructions, experience, photographs and problems encountered in the experim

3、ent.KEYWORDS:DC-DC switch power supply, MSP430 microcontroller, paralleled flow equalize, A/D convertor上海交通大学 电子信息与电气工程学院地 址：东川路800号邮 编：200240目录1. 概述11.1 编写说明11.2 名词定义11.3 硬件开发环境11.4 软件开发环境11.5 缩略语22. 系统总述32.1 系统组成32.2 系统的主要功能32.2.1 DC-DC开关稳压源模块32.2.2 DC-DC开关稳流源模块42.2.3 单片机MSP430小系统精密均流调整模块43. DC-DC

4、开关稳压电源模块的设计53.1 主要功能和设计指标253.1.1 主要功能53.1.2 设计指标53.2 设计方案概述63.3 设计方案中要点说明73.3.1 元件参数选取73.3.2 芯片使用说明103.4 调试过程说明114. DC-DC开关稳流电源模块的设计134.1 主要功能和设计指标2134.1.1 主要功能134.1.2 设计指标134.2 设计方案概述144.3 设计方案中要点说明144.3.1 元件参数选取144.4 调试过程说明165. 用单片机控制DC-DC开关电源输出电压175.1 单片机控制系统整体方案175.1.1 主要功能和设计指标175.1.2 基本设计原理185

5、.2 单片机控制系统的硬件电路185.2.1 单片机硬件资源说明185.2.2 DAC7411介绍195.2.3 硬件系统205.3 单片机控制系统的软件设计215.3.1 功能概述215.3.2 程序流程图216. 致谢227. 参考文献238. 附录A 系统操作说明书249. 附录2测试与分析269.1 检测项目和方法269.1.1 DC-DC稳压电源模块单体基本技术指标269.1.2 稳压、稳流双模块合体输出的技术指标269.1.3 制作工艺和人机界面（总评时按一定规则折算）279.1.4 其它功能或指标289.2 测试的资源289.3 测试结果及分析289.3.1 DC-DC稳压电源模

6、块单体测试结果289.3.2 稳压、稳流双模块合体输出测试结果 （负载均衡度）299.3.3 对任务一（MSP430单片机控制）2910. 附录C 课程学习心得和意见建议3011. 附录D 软件程序清单31第34页 上海交通大学 电子信息与电气工程学院1. 概述1.1 编写说明此报告为上海交通大学2014级电子信息与电气工程学院电子系针对工程实践与科技创新【3A】的实验报告。报告中详细阐述了关于降压型DC-DC开关电源以及其控制系统一整套的设计流程，包括硬件电路设计、单片机软件设计、开发环境、功能指标以及调试和测试方法。在报告中，我们也针对实验中遇到的各种问题做了相关探讨和解决方法的说明，并表

7、述了我们的心得体会。本文的适读对象为电子电路相关专业人士以及有一定基础的业余电子设计爱好者。1.2 名词定义开关式稳压电源：采用开关三极管控制的直流稳压电源，可通过占空比的调节控制电压输出。（本实验中使用TL494输出的PWM波控制开关占空比。）降压型DC-DC开关电源：通过芯片控制实现高电流电输入转化为低电流电输出的系统。（直流到直流的降压变换。）单片机小系统：由单片机和相应的外围电路组成的一个小系统，可以通过输入端口从PC机上下载程序控制系统的工作。占空比：在一串理想的脉冲序列中，正脉冲的持续时间与脉冲周期的比值。脉冲宽度调制：一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用

8、，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。纹波：纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。1.3 硬件开发环境表1-1 硬件开发环境开发设备及工具运行环境个数直流稳压电源220V交流电一台示波器220V交流电一台万能表220V交流电一台电烙铁220V交流电一台1.4 软件开发环境表1-2 软件开发环境开发工具运行环境功能Code Composer Studio v5Window 10编写单片机程序，调试并下载到单片机系

9、统1.5 缩略语DC (direct current): 直流PWM (Pulse-Width Modulation): 脉冲宽度调制ADC (analog digital convert): 模拟数字转换DAC (digital analog convert): 数字模拟转换ccs (code composer studio): 一种集成开发环境2. 系统总述2.1 系统组成本系统是DC-DC开关稳压/稳流源并联供电系统，图2-1为本系统的组成框图。本系统可以分成三个模块，即DC-DC开关稳压源模块（下简称稳压源模块），DC-DC开关稳流源模块（下简称稳流源模块）和单片机MSP430小系统精

10、密均流调整模块。稳压源模块和稳流源模块分别可以独立工作。当这两个模块联合后并联输出，整体成为一个稳压电源系统，以提供比单个模块更大的总输出功率。并联工作时，稳压源模块作为主（控制）模块，稳流源模块作为从（受控）模块，从模块输出电流跟随主模块输出电流的变化而变化，单片机MSP430小系统精密均流调整模块对两个电源模块的输出电流进行实时监控和动态精密均流调整。图2-1 系统组成框图12.2 系统的主要功能2.2.1 DC-DC开关稳压源模块DC-DC开关式稳压电源模块基于TL494，可适配直流输入电压10-20V，其直流输出电压为5V，内部有输出电流采样传感部件，模块自带输出限流保护功能，并能把电

11、流采样传感信号经放大后输出。其有两种工作模式即单独工作模式和并联工作模式。在单独工作模式下能对不同的输入电压进行调整；能在空载、满载、过载条件下工作；具有较高电源转换效率和较小输出纹波。在并联工作模式下作为主控模块，经过单片机精密均流调整后控制稳流源的输出电流，使得两模块输出平稳。2.2.2 DC-DC开关稳流源模块DC-DC开关式稳流电源模块基于TL494，可适配直流输入电压10-20V，其直流输出电流稳定在一个设定值，该设定值可在指定范围内选择设置（通过外部输入的稳流参考信号设置）。模块内部有输出电流采样传感部件，模块自带输出限压保护功能，并能把电流采样传感信号经放大后输出。其有两种工作模

12、式即单独工作模式和并联工作模式。在单独工作模式下输出默认直流电流为0.8A；空载时默认进入过压保护状态，可以在满载、过载条件下工作；具有较高电源转换效率和较小输出纹波。在并联工作模式下作为受控模块，经过单片机精密均流调整后输出电流收稳压源控制和调节，使得两模块输出平稳。2.2.3 单片机MSP430小系统精密均流调整模块该模块在稳压源和稳流源并联工作时使用，使用MSP430单片机和DAC电路，对稳压源模块和稳流源模块采样、计算、比较、控制，实现并联系统稳压源稳流源电流相等。3. DC-DC开关稳压电源模块的设计3.1 主要功能和设计指标23.1.1 主要功能该模块的核心器件是TL494，能在直

13、流输入电压10-20V下稳定输出直流电压5V。模块内部包含输出电流采样传感部件，可以完成限流保护功能，并能把电流采样传感信号经放大后输出。3.1.2 设计指标（1）输入电压：可适配直流10-20V；（2）额定输出电压：直流5V；（3）电压绝对精度：5V±5%；（4）电压调整率：输入电压变化引起的输出电压变化； （合格）（5）负载调整率：负载变化引起的输出电压变化； （合格）（6）输出电压纹波：不大于175mVp-p（合格）；（7）额定输出电流： 1A；（8）输出限流值： 1.1A±5%；（9）电源变换效率（满载）： 60% （合格）；（10）空载时输出端应能正常测得电压。3

14、.2 设计方案概述本稳压源模块完成稳压功能部分如图3-1所示，其核心元件TL494能产生PWM波控制开关三极管的通断。TL494将输出端的电压与自己内部的5V标准参考电压进行比较，根据结果改变PWM波的占空比，从而改变开关三极管的状态。当开关三极管导通时，电源给电感充电；当三极管截止时，电感放电。这样形成一个反馈机制能够使得输出端电压稳定在5V。图3-1稳压源模块稳压部分示意图1为了完成限流保护功能，在图3-1的基础上要加上一个以差分放大器为核心的过流检测电路。TL494将差分放大器得到的采样电阻两端的电平大小与一个经过电阻分压之后的设定电压值进行比较，根据结果改变PWM波的占空比，从而使得输

15、出端电流不超过设定值，从而可以完成限流保护。此外还要添加一个假负载，这样既能保证空载也能正常工作，又能保护外部负载。完善了这些功能的稳压源模块电路基本结构如图3-2所示。图3-2稳压源模块基本结构示意图1在稳压源模块的电路板上还安装有DAC7611芯片，在单片机控制下，DAC7611负责输出一个带有均流控制信息的电压，来控制稳压源的输出电压。电路的完整设计见图3-3.图3-3稳压源模块完整电路图13.3 设计方案中要点说明3.3.1 元件参数选取本模块老师已经提供了电路图，其中大部分元件的值已经给出，其中部分元件需要经过理论计算和调试才能确定取值。下针对几个元件参数选取进行说明。（1）TL49

16、4芯片时钟振荡部分TL494芯片产生的PWM波的频率是由一个RC振荡电路来确定的，该电路见图3-4，其中R10和C10的取值我们一开始取1000和0.01uf，系统可以正常工作。在后期调试的时候，为了调小输出纹波幅度，我们打算将R10增大到1500。但是又考虑，PWM频率设置不合适的话有烧坏三极管的风险，因而最后没有改动。最终的系统振荡频率为15.9KHz。图3-4 稳压源TL494时钟振荡电路（2）开关三极管的偏置电阻部分开关三极管的导通和截止的状态由其基极电压所决定。基极电压十分重要，它主要是PWM波信号经由R1和R2分压后来决定，见图3-5。在三极管导通状态下，基极电压能够控制三极管的导

17、通饱和深度和开关转换效率，当增大R1时，三极管饱和导通深度降低，开关转换速率降低，从而能够减小纹波，但是会使得效率降低。课程讲义上TL494 Datasheet提供的参考电路中，开关三极管的两个偏置电阻取的是150和47，一开始我们保持R1：R2为3不变，取R1为300、R2为100。在进行调试的时候，我们为了减小纹波幅度，选择减小R2的取值，最终取R1为300、R2为51。图3-5 开关三极管偏置电阻电路（3）TL494的ErrAMP1 外围电路部分3稳压源中 TL494 的ErrAMP1 外围电路的拓扑结构如图 3-6所示。其中+5Vref 来自 TL494 内置电压基准源，Vout表示电

18、源模块的输出电压。图中运放表示TL494 内置误差放大器1（ErrAMP1）。这个电路的主要作用是控制输出电压在一定范围内。根据老师提供的参考材料，要达到设计精度要求，这个放大器的放大倍数要足够大，增益要近似为200 。考虑在工程上实现方便，在这里我们取R7为2M，R8为10K。图3-6 稳压源的ErrAMP1电路（4）过流保护电路部分过流保护电路主要功能是设定电路限流值，当输出电流过限时开启限流保护，电路如图3-7所示。设定输出限流值为1.1A，那么ErrAMP2的EA1-端的电压值为1V，因而理论上R9：R23应为4：1的关系。我们一开始取R9为390，R23为100。而在调试的时候我们发

19、现输出限流值过小，在外接3负载时，负载两端电压小于3.1V。所以我们减小了R9的值，最后R9取值为205。图3-6 稳压源过流保护电路 最后所有电路元件的参数取值见下表3-1表3-1稳压源元件参数表元件参数大小元件参数大小元件参数大小元件参数大小R1300R131000R23100C5100ufR251R141000R2410KC70.1ufR30.1R1510KR25200C833nfR410R1610KU178L07C933nfR510R1751KU2TL494C100.01ufR610KR1810KU3LM358C110.1ufR72MR1910KC1470ufC120.1ufR810k

20、R2010KC20.1ufR9205R2110KC3470ufR101000R2210KC4470uf3.3.2 芯片使用说明 TL494芯片1TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它集成了全部的脉宽调制电路，且包含开关电源控制所需的全部功能。 在稳压源电路中，它主要有三个作用：输出5V标准电压、输出PWM波并根据采样电压改变PWM波占空比、输出限流。该芯片的主要特征4为（1）集成了全部的脉宽调制电路；（2）片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）；（3）内置误差放大器；（4）内置5V参考基准电压源；（5）可调整死区时间；（6）内置功率晶体管可提供500m

21、A的驱动能力；（7）推或拉两种输出方式；芯片的内部框图如图3-7所示。其中OUTPUTCTRL部分适配两种不同模式Push-Pull或者Single-ended/Parallel，本课程实验方案使用Single-ended/Parallel工作模式。做“控制”总是需要一个合适的工作节奏，所以Oscillator当节奏时钟。Reference Regulator和管脚14、15作用是基准电压产生(管脚14输出5V)。Error Amplifier 1完成限压功能。输出电压的采样值从1IN+进入，此时1IN-为5V标准电压，用比较器电路检查被控电压是偏大还是偏小。偏大时，放大器输出端对V3充电，使

22、得V3电压升高；当偏小时，V3通过恒流源放电，电压下降。V3的值影响PWM比较器的判决门限，从而会改变PWM波的占空比。PWM波控制开关二极管的通断，使得电感不断重复充放电过程，使得输出电压稳定且纹波幅度较小。Error Amplifier 1，2IN+对输出电流进行采样，2IN-为参考电压。Dead-Time Control Comparator引入 2 种关断条件:（1）防止开关管常开 通过储能电感的须是交流电流，否则电感退化为短路导线。所以，在1个开关周期里保证至少有Dead-Time时间是关断的。（2）输出过流保护输出电流超过限定值后，通过降低输出电压实现限流输出。图3-7TL494内

23、部框图 78L05稳压器478L05是一种固定电压(5V)三端集成稳压器，其适用于很多应用场合，例如牵涉到单点稳压场合需要限制噪声和解决分布问题的在-卡调节。此外它们还可以和其它功率转移器件一起构成大电流的稳压电源，如可驱动输出电流高达100毫安的稳压器。其卓越的内部电流限制和热关断特性使之特别适用于过载的情况。当用于替代传统的齐纳二极管-电阻组的时候，其输出阻抗得到有效的改善，其偏置电流大大减少。3.4 调试过程说明在刚刚焊接好电路进行测试时，我们的结果在负载调整率、输出限流值和输出纹波三个方面不是很达标。针对这三个问题，我们对电路进行了调整。关于负载调整率，我们在助教的指导下

24、在板子背面飞了一根从J5到负载的线，如图3-8所示，并且调整了自制的水泥电阻负载的导线长度，最后解决了这个问题。关于输出限流值，我们调整了电阻R9的值为205，并且调整了自制的水泥电阻负载的导线长度，最后解决了这个问题。图3-8 稳压源飞线示意图关于输出纹波，我们做了一系列调整。首先，我们观察我们的纹波图线（见图3-9），发现尖刺过长，这可能是电感磁饱和的缘故。因而我们减少了电感线圈匝数。接着我们选择降低开关管饱和导通的深度，减小了R2的取值，有效了压制开关瞬间噪声，从而使得纹波幅度降到了40mV下。但是这样的负面结果就是会使开关管功耗上升，系统效率下降，因而我们最后系统效率结果不是很好，这一

25、对矛盾，我们最后没有平衡到最好，这是一点不足之处。图3-9 调试过程中的输出纹波图4. DC-DC开关稳流电源模块的设计4.1 主要功能和设计指标24.1.1 主要功能该模块的核心器件是TL494，能在直流输入电压10-20V下稳定输出直流电流（单独工作时默认0.8A）。输出电流设定值可在指定范围内选择设置（通过外部输入的稳流参考信号设置）。模块内部有输出电流采样传感部件，具有输出限压保护功能，并能把电流采样传感信号经放大后输出。4.1.2 设计指标（1）输入电压：可适配直流10-20V（2）输出电流：直流0.31.0A可调，默认0.8A（3）负载调整率：负载变化引起的输出电流变化 （合格）（

26、4）输出电压纹波：不大于100mVp-p（5）额定输出电压： 5.1V（6）输出限压值： 5.5V±5%（7）电源变换效率（满载）： 60% （8）空载时，能按常规自动进入输出限压保护状态4.2 设计方案概述本稳流源模块设计原理与稳压源模块相同，电路上的不同之处在于，TL494的差分放大电路的输入端改成了流经采样电阻输出电流放大后得到的电压值与输出默认电流对应的电压值进行比较，从而确定开关三极管的截止与导通，完成稳流输出功能。稳压源模块的电路图如图4-1所示，我们小组是完成任务一，即在稳压源的电路板基础上进行改线得到稳流板。图4-1 稳流源电路图4.3 设计方案中要点说明4.3.1

27、元件参数选取本模块老师已经提供了电路图，其中大部分元件的值已经给出，其中部分元件需要经过理论计算和调试才能确定取值。下针对几个元件参数选取进行说明。（1）TL494芯片时钟振荡部分TL494芯片产生的PWM波的频率是由一个RC振荡电路来确定的，该电路见图4-2，其中R15和C11的取值同稳流源模块，分别为1000和0.01uf。图4-2 稳流源TL494时钟振荡电路（2）开关三极管的偏置电阻部分开关三极管的导通和截止的状态由其基极电压所决定。基极电压十分重要，它主要是PWM波信号经由R1和R2分压后来决定，见图4-3。此处参数取值同稳压源模块，取R1为300、R2为51。图4-3 开关三极管偏

28、置电阻电路（3）TL494的ErrAMP1 外围电路部分3稳流源中TL494 的ErrAMP1 外围电路拓扑结构如图 4-4所示。其中+5 V ref 来自 TL494 内置电压基准源，Vt表示电源模块的输出电流经过采样电阻（0.1）形成的端压经放大后的电压信号。根据老师提供的参考材料，与稳压源部分分析相似，误差放大器增益也可以定为200左右。因为我们的输出电流默认值为0.8A，所以我们经过反复调整后确认取R13为2M，R19为5.1K，R20为1K。图4-4 稳流源的ErrAMP1电路（4）过压保护电路部分稳流源过压保护电路如图4-5所示，在这里不断调整之后，我们取限压值为5.7V，这样一来

29、，可以计算得到R14为1K，R17为6.8K.图4-5 稳流源过压保护电路4.4 调试过程说明因为在调试过程中可能要改动电阻的值，而从焊孔之中反复焊接拆去电阻会损害焊盘，所以在这里我们采用将电阻直接焊接在背面，方便调试，如图4-6所示。图 4-6 稳流源电路板背面部分图5. 用单片机控制DC-DC开关电源输出电压5.1 单片机控制系统整体方案5.1.1 主要功能和设计指标为了将稳压电流源模块和稳压电压源模块两电路模块合体并联输出，整体成为一个稳压电源系统，以提供比单个模块更大的总输出功率，我们使用了如下电路结构。图5-1双模块合体并联系统组成示意图2其中，单片机小模块的功能是对两个电路模块进行

30、适当的控制，对两个电源模块的输出电流进行实时监控和动态精密的均流调整。控制部件主要由MSP430单片机（小系统）和一个DAC转换模块构成。与没有使用控制部件相比，使用单片机是均流精度明显提高。最终，两个电路模块的输出电流应达到以下标准：负载大于额定负载70%时 （合格）过载（模块限流输出）时 （合格）图5-2使用MSP430单片机充当控制部件25.1.2 基本设计原理控制部件主要由以下三部分构成：1（1） ADC部件（模数转换）：负责检测两路电源模块的输出电流该部分使用MPS430内置的两路ADC实现。（2） DAC部件（数模转换）：负责输出一个控制信号，其电压值带有均流控制信息在MPS430

31、单片机外部连接DAC芯片（安装在稳压源电路板上，DAC7611）。（3） 通过程序算法调动ADC和DAC成为一个完整测控系统使用MPS430单片机C语言代码实现。MPS430代码部分还控制实验板上的两个八段数码管，使他们分别显示稳压源模块和稳流源模块的输出电流。5.2 单片机控制系统的硬件电路5.2.1 单片机硬件资源说明MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)开发的一种16位超低功耗的混合信号处理器(Mixed Signal Processor)。称之为混合信号处理器，主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。在本实验中，主

32、要用到的硬件资源为输入输出端口、ADC采样模块、以及通用定时器Timer_0和Timer_1模块。下面列表说明在本课程中用到的单片机资源的使用情况：（1） 输入、输出端口表5-1 单片机输入输入资源使用管脚功能外接线路P1.0输出DAC7611 LDP1.4输出DAC7611 CLKP1.5输出DAC7611 SDIP1.6输入稳压源J1P1.7输入稳流源J1P2.4输出DAC7611 CS（2） ADC资源ADC10包含的寄存器有：ADC10AE0、ADC10CTL0、ADC10CTL1、ADC10MEM、ADC10DTC0、ADC10DTC1、ADC10SA。本次实验使用ADC控制寄存器A

33、DC10CTL0、ADC10CTL1，ADC输入使能寄存器ADC10AE0，和结果装换寄存器ADC10MEM。下面是这些寄存器的配置方式：表5-2 ADC10相关寄存器配置方式及功能说明4（3） 通用计时器模块表5-3 单片机通用计时器使用说明计时器模块功能说明Timer_0产生计时器周期5msTimer_0产生440Hz的PWM波形, P2.1管脚PWM输出5.2.2 DAC7411介绍图5-3 DAC7611封装图5DAC7611是一种12位串行输入D/A转换器，可以把单片机控制的数字信号转换成实际电路中的模拟信号。单片机通过对DAC7611的精密控制来控制稳压源的输出电压。重要的管脚为L

34、D和SDI，其中LD管脚为控制信号转换的开关，SDI(serial data input)则为输入的数字信号。表5-4 DAC7611管脚定义55.2.3 硬件系统稳压源J1和稳流源J1端口输出放大后的电流被单片机采样接受，单片机控制输出均流信号通过DAC芯片输出到稳压源J2端口。稳压源的均流主控信号从J3传递到稳流源的J2端口，从而实现双模块程控均流。图5-4 系统连线图15.3 单片机控制系统的软件设计5.3.1 功能概述程序主要包括各部分资源初始化配置、采样模块、输出模块、中断模块、以及主函数模块。主函数主要控制八段数码管显示当前的稳压源以及稳流源的输出电流。定时器Timer_0控制中断

35、执行的时间间隔，每5ms执行一次中断服务程序。中断服务程序执行时，进行ADC采样，读取两个电源模块的输出电压值，与预期值进行比较，调整输出PWM波的占空比。输出产生的均流控制信号。5.3.2 程序流程图图5-5 程序流程图46. 致谢感谢学校和老师为我们工科创3A提供了实验硬件、实验操作设备和实验环境，让我们能在良好的实验环境下充分完成这次工科创项目。在工科创3A实验初期，我们组对于实验的目的还不是很清楚。感谢老师每周三开设的3A讲座，为我们讲述实验各个方面的内容，使我们基本了解了实验的基本元件信息、实验需要达成的目标和具体的做法以及实验中相关仪器的使用。在电路制作过程中，老师和助教一直都为我

36、们提供支持和帮助。当我们组在实验过程中遇到问题，通过思考与讨论仍然无法解决问题时，值班的老师和助教都会给我们建议，帮助我们排除可能出现的故障和错误原因，引导我们凭借自己的脑子一步一步找出症结所在。不仅帮助我们解决了问题，更是提高了我们对问题的分析能力和解决能力。为了及时回复同学们的问题，老师和助教都留下了联系方式，更组建了微信群，方便大家在线上提问，更快地得到回答，也可以互相交流。实验过程中遇到与实验仪器相关的问题时，值班助教都会耐心地帮我们讲解。为了给同学们提供充足的实验时间，电群的实验室通常开到晚上十点，就算是双休日也会开放至晚上八点，这都要感谢学校的关心体谅和值班助教的理解陪同。除此之外

37、，还应感谢同在实验室完成工科创任务的同学们。在我们遇到实际困难，尤其是在对单片机代码中的参数存疑，以及进行调试的时候，与同学进行讨论，相互之间提出疑问、相互解答，往往会使我们加深对于电路部件和代码参数的理解，为我们解决问题提供帮助。同样感谢我们小组的每一位成员，正是大家的团结合作才有了这次工科创3A实践的成功。感谢为此次实验辛勤付出的每一个人。7. 参考文献1 上海交大电子工程系. 工程实践与科技创新3A讲义EB/OL.48.2 上海交大电子工程系. 工程实践与科技创新3A课程任务要求EB/OL.48.3 上海交大电子工程系.

38、 课程实验指导材料 TL494 之 ErrAMP1 外围电路分析与设计EB/OL.48.4 工程实践与科技创新3A.第62组盛爱国实验报告DB/OL.5 德州仪器(TI).DAC7611R/OL.2012:8-128. 附录A 系统操作说明书本系统使用杜邦线进行引脚间的连接，如图8-1所示。其中稳压源板上的DAC7611系统接线说明如表8-1所示。运行时，八个数码管分别显示稳压源和稳流源输出电流。图8-1 系统整体实物图表8-1 系统接线说明VDDVCCCSP2.4CLKP1.4SDI连P1.5DAC7611LDP1.0CLRVCCGNDGNDVout接稳压源

39、J2P1.6稳压源J1P1.7稳压源J1稳流源J2稳压源J3实验用板部分细节图如图8-2、图8-3所示。图8-2 稳压源板细节图图8-3 稳流源板细节图9. 附录2测试与分析9.1 检测项目和方法9.1.1 DC-DC稳压电源模块单体基本技术指标见表9-1。表9-1 DC-DC稳压电源模块单体基本技术指标（满分40，总评时按一定规则折算）检测项目检测条件检测方法评分规则输出电压绝对精度(5)Rload=5.1测量输出电压。4.755.25V，得2.5分；其他得0分。Rload=¥ (空载)4.755.25V，得2.5分；其他得0分。输出纹波(10)输入20.0V±0.1V；

40、Rload=5.1；示波器探头X10，示波器带宽限制调为20MHz示波器观测交流纹波。小于等于40mVpp，得10分；小于等于60mVpp，大于40mVpp，得8分；小于等于80mVpp，大于60mVpp，得6分；小于等于100mVpp，大于80mVpp，得4分；小于等于120mVpp，大于100mVpp，得2分；其他，得0分。电压调整率(2)Rload=5.1输入从10V变化到20V输出电压约为5V，且变化小于0.01V，得2分；大于等于0.01V，小于等于0.025V，得1分；其他，得0分。负载调整率(2)输入10.0V±0.1VRload=5.1和10输出电压约为5V，且变化小

41、于0.01V，得2分；大于等于0.01V，小于等于0.02V，得1分；其他，得0分。电源转换效率(18)输入10.0V±0.1V；Rload=5.1测量输入电压、输入电流，输出电压（直接测量负载电阻引脚部位，排除长导线的电阻的影响），负载以5.1W计，计算效率。若效率大于80%，得18分；在60%至80%之间，得分计算公式（结果保留1位小数） 小于60%，得0分；输出限流值(3)输出10.0V±0.1V；Rload=3测量输出电压3.13.5V，得3分；其他得0分。违规使用电位器目视检查每使用一个电位器，扣3分。9.1.2 稳压、稳流双模块合体输出的技术指标见表9-2。一旦

42、开始测试，不得再人为调整电路或程控参数。表9-2 负载均衡度（满分18，总评时按一定规则折算）检测项目检测条件检测方法评分规则85%额定负载时均衡度(7)Rload=3测量输出电压和两路输出电流。并联输出电压应在4.755.25V内，均衡度小于等于1%，得7分；大于1%，小于等于5%，得6分；大于5%，小于等于10%，得5分；大于10%，小于等于15%，得3分；其他（含摆幅大于5%），得0分满载时均衡度(7)Rload=5.1/5.1测量输出电压和两路输出电流。并联输出电压应在4.755.25V内，均衡度小于等于1%，得7分；大于1%，小于等于5%，得6分；大于5%，小于等于10%，得5分；大

43、于10%，小于等于15%，得3分；其他（含摆幅大于5%），得0分过载时均衡度(4)Rload=3/3测量输出电压和两路输出电流。并联输出电压应在3.13.5V内，均衡度小于等于5%，得4分；大于5%，小于等于10%，得3分；大于10%，小于等于20%，得2分；其他（含摆幅大于5%），得0分9.1.3 制作工艺和人机界面（总评时按一定规则折算）Ø 对任务一不要求提供作品提供人机操作界面。9.1.4 其它功能或指标测试时只记录不评分，总评时酌情考虑加分。对任务一作品，若能较准确地动态显示两路输出电流读数（必须以安培或毫安为单位，若数码管位数不足，可翻屏轮流显示），总评时酌情加分。9.2

44、测试的资源硬件资源：直流稳压源1台，示波器1台，数字万用表1台，电源线2根，示波器探头1根。测试环境：电院群楼4-105实验室。9.3 测试结果及分析9.3.1 DC-DC稳压电源模块单体测试结果见表9-3表9-3稳压电源模块单体测试结果检测项目检测条件检测方法或步骤记录【评测官填写】输出电压绝对精度(5)输入10V，Rload=5.1测量输出电压输出电压= 4.911V，符合要求。输入10V，Rload=¥ (空载)输出电压=4.925V，符合要求。输出纹波(10)输入20V，Rload=5.1示波器探头X10，示波器带宽限制调为20MHz输出纹波=40mVpp，符合要求。电压调整

45、率(2)Rload=5.1输入从10V变化到20V变化前=4.911V变化后=4.914V，符合要求。负载调整率(2)输入10V，Rload=5.1测量输出电压输出电压=4.911V输入10V，Rload=10输出电压=4.918V，符合要求。电源转换效率(18)输入10V，Rload=5.1测量输入电压、电流，负载电阻两引脚上输出电压。输入电压=10V输入电流=0.65A输出电压=4.918V输出限流值(3)输入10V，Rload=3测量输出电压输出电压=3.124V，符合要求。备注违规使用电位器 是（ ） 否（） 电源转换效率为73.0%，基本符合要求。未违规使用电位器。9.3.2 稳压、

46、稳流双模块合体输出测试结果 （负载均衡度）见表9-4表9-4稳压、稳流双模块合体输出测试结果检测项目检测条件检测方法记录85%额定负载时均衡度(7)Rload=3(1)评测官接入Rload(2)测量输出电压和两路输出电流。输出电压=4.925V，符合要求。第一路0.1电阻端压=74mV(最高： mV； 最低： mV)第二路0.1电阻端压=74.5mV(最高： mV； 最低： mV)满载时均衡度(7)Rload=5.1/5.1(1)评测官更换Rload(2)测量输出电压和两路输出电流。输出电压=4.79V，符合要求。第一路0.1电阻端压=95.63mV(最高： mV； 最低： mV)第二路0.1

47、电阻端压=95.0mV(最高： mV； 最低： mV)过载时均衡度(4)Rload=3/3(1)评测官更换Rload(2)测量两路输出电流。输出电压=3.569V，基本符合要求。第一路0.1电阻端压=103.1mV(最高： mV； 最低： mV)第二路0.1电阻端压=103.5mV(最高： mV； 最低： mV)计算得到85%额定负载时均衡度为0.67%，满载时均衡度为0.66%，过载时均衡度为0.39%，符合要求。9.3.3 对任务一（MSP430单片机控制）数码管显示稳压源、稳流源的输出电流示数。10. 附录C 课程学习心得和意见建议在3A的课程中，我们明显感觉到了难度较2A而言提高了不少

48、，有很多内容都需要我们自己学习，老师没有提供很多的资料，不是像以前一样一步步指导我们。一开始我们对此不太适应，不知道怎样着手工作，不过网络给了我们丰富的学习机会，各类仿真软件，各种别人写的经验都让我们学到了很多。在本次课程中，我们不仅学习了开关式稳压电源的原理，亲手实践制作了一个电源并使用C语言编写单片机程序控制，还对硬件电路的调试过程以及单片机的寄存器资源使用有了更深的理解。我们非常开心在这学期有这个机会和同学一起在实验室探索，自我学习，并且一起交流制作电源的经验。这门工程实践课和其他理论课程最大的不同就在于我们要应用已经学到的知识，而不是只要理解老师说的话。在调试电路，编写符合要求的程序时

49、我们也遇到了不少困难，感谢很多同学的帮助，以及助教的耐心指导。在实验的过程中，常常有一些误差我们很难控制，常常称之为“玄学”。比如负载电阻温度太高会造成纹波幅值变大，所以我们需要数据测着测着去把负载放在窗外“冰”一下。比如示波器探头不好，结果波形乱七八糟等等。此外有个建议就是实验室器材的精准度参差不齐，有一些万用表有些问题，希望老师能够做出一些调整。11. 附录D 软件程序清单MPS430 代码：/本程序时钟采用内部RC振荡器。 DCO：8MHz,供CPU时钟; SMCLK：1MHz,供定时器时钟#include <msp430g2553.h>#include <tm1638

50、.h>/-Constants-/#define V_T1s 200#define V_T100ms 20#define NUM_SAMPLE 50/-Variables-/unsigned int ADC_mod = 0;unsigned int ADC_currentCVNUM_SAMPLE;unsigned int ADC_currentCCNUM_SAMPLE;unsigned int ADC_ptrCV = 0;unsigned int ADC_ptrCC = 0;signed int ADC_data;unsigned long Volt = 0;unsigned long C

51、urrent = 0;unsigned int CTR_OUT = 500;unsigned char clock1s = 0;unsigned char clock100ms = 0;unsigned char clock1s_flag = 0;unsigned char clock100ms_flag = 0;unsigned char led8 = 0,0,0,0,0,0,0,0;unsigned char digit8 = 0,0,0,0,0,0,0,0;unsigned char pnt = 0x00;unsigned char w = 0;/-Pin Definition-/#de

52、fine CTL1_0L P1OUT &= BIT0/DAC7611 LD#define CTL1_0H P1OUT |= BIT0#define CTL1_1L P1OUT &= BIT1#define CTL1_1H P1OUT |= BIT1#define CTL1_2L P1OUT &= BIT2#define CTL1_2H P1OUT |= BIT2#define CTL1_3L P1OUT &= BIT3#define CTL1_3H P1OUT |= BIT3#define CTL1_4L P1OUT &= BIT4/DAC7611 CL

53、K#define CTL1_4H P1OUT |= BIT4#define CTL1_5L P1OUT &= BIT5/DAC7611 SDI#define CTL1_5H P1OUT |= BIT5#define CTL1_6L P1OUT &= BIT6/Voltage J1 IN #define CTL1_6H P1OUT |= BIT6#define CTL1_7L P1OUT &= BIT7/Current J1 IN#define CTL1_7H P1OUT |= BIT7#define CTL2_0L P2OUT &= BIT0#define CTL2_