双向DC-DC变换电源论文

1、苏州大学本科生毕业设计（论文）双向DC-DC变换电源研究苏州大学 应用技术学院 电子信息科学与技术（学号1216405027）沈晖目录前 言4第1章 理论分析及总体方案5第1.1节 总体框架5第1.2节 方案比较6第1.3节 整体方案综述9第2章 系统硬件电路设计10第2.1节 双向DC-DC变换电源电路设计10第2.2节 Boost升压电路设计12第2.3节 同步整流Buck电路设计13第2.4节 电流检测电路设计14第3章 系统软件设计16第3.1节 DAC程序设计16第3.2节 电流检测程序设计17第3.3节 显示程序设计18第4章 系统测试与分析21第4.1节 系统测试21第4.2节

2、系统调试总结22总结与展望23参考文献24致谢25附录26附录1 双向DC-DC变换电源系统程序清单26附录2 双向DC-DC变换电源系统电路图29附录3 双向DC-DC电源变换系统实物图30摘要研究并设计了一款双向DC-DC变换电源，主要针对DC-DC变换电源效率以及对电源的智能控制问题，通过Buck拓扑结构为降压模块对锂电池放电，Boost拓扑结构为升压模块对锂电池充电，两种模块组建成系统核心。控制模块是通过MOS管进行电路切换以及通过STM32单片机的DAC产生模拟量控制输出电流组成。系统的电流输出范围为0.6A到2.4A，输出电压的范围在3.37.5V内变换。系统通过调节反馈的基准电压

3、对电压进行升降可控，并且通过按键电路能够对输出电流步进可调，可调值在50mA左右,通过这两种方式从而实现DC-DC电源可调功能。同时系统使用OLED实时显示单片机的反馈电压与输出电流。系统可以在MOS管控制端输入高电平时，升压压电路在给锂电池充电的同时，还能直接通过降压压电路进行降压。通过系统最终结果可以给便携式电子设备进行充电。关键词：DC-DC变换电源；STM32F103RCT6；Buck/Boost拓补结构；OLEDAbstractStudy and design of a bi-directional DC-DC power conversion, mainly for DC-DC p

4、ower conversion efficiency and the intelligent power control problems, the buck module lithium battery is discharged by Buck topology, Boost topology Boost module lithium battery charging, both modules to form a core of the system. The control module is switched by MOS tube circuitry and analog cont

5、rol output current composition produced by STM32 microcontroller DAC. Current output range of the system is 0.6A to 2.4A, the output voltage conversion range within 3.3 7.5V. System by adjusting the voltage feedback reference voltage is raised and lowered controllable and capable of stepping on the

6、output current is adjustable through the key circuit, the adjustable value of about 50mA, by these two methods in order to achieve DC-DC power adjustable features. At the same time the system uses OLED display real-time microcontroller feedback voltage and output current. The system can control the

7、tube end when MOS input high, the boost pressure circuit to the rechargeable lithium battery, while also directly through the step-down voltage step-down circuit. To the portable electronic device can be charged by the final result of the system.Keywords: DC-DC power conversion; STM32F103RCT6; Buck

8、/ Boost topology structure; OLED前 言21世纪的如今，电子科技在迅速的发展，同时也带动了整个电子行业的发展。电子产品在不断的更新替换，但是它在使用中却离不开最基础也是最重要的能量。因为市场的需求变促进了便携式充电产品的产量增长，也使得电池充放电技术得到了提升。开关电源根据其工作方式分为直流式和交流式。在本次设计中，我所使用的是直流开关电源，所以本次就对直流开关电源进行详细介绍。直流开关电源的功能是将电能质量较差的市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电源。其核心是DC-DC转换器。直流DC-DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为隔离式

9、DC-DC转换器和非隔离式DC-DC转换器。非隔离式DC-DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管DC-DC转换器共有六种，在这六种单管DC-DC转换器中，Buck和Boost式DC-DC转换器是基本的同时双管DC-DC转换器有双管串接的升压式DC-DC转换器以及四管DC-DC转换器常用的是全桥DC-DC转换器。 DC-DC电源模块在各类数字仪表和智能仪器以及各电子电力领域中被广泛的使用。随着封装技术的不断提高和大批量使用的高频软开关，开关电源的功率的密度也在不断地提高，转换效率可以说接近百分之分百，在应用方面操作也在不停的简化。本文介绍了一种以STM32单片机为处

10、理器，Buck/Boost变换器为核心，使用PWM进行自动升降压模块，进行充放电功能。此次论文对系统的硬件电路以及软件程序设计进行介绍。论文中的硬件部分它是由系统的各个组成模块的原理部分及应用部分进行组 合介绍。包括了介绍了硬件电路中的模块电路以及简单的介绍其关键的元器件的参数等，同时在这基础上还对数据进行计算以及数据的分析；软件部分是由阐述系统部分和关键子程序的软件设计以及实现思路的整体介绍。第1章 理论分析及总体方案第1.1节 总体框架图1-1所示是双向DC-DC变换电源的系统结构框图。硬件系统由STM32控制电路、DC-DC变换电路、电流采样电路、显示电路电路、电源电路组成。本方案拟用S

11、TM32微处理器作为总控制器，实现对整个系统的检测与控制。首先通过Boost升压电路将外部电源电压转化为18650电芯充电电压，给18650电芯充电，完成能量的存储。充电结束后，18650电芯作为电源处于自然放电状态，经过BUCK降压电路给外围负载供电，同时STM32单片机可以使用PWM波进行实时的控制。而且，电流电压检测模块也在不停将检测到的数据传给STM32处理器，并且，STM32微处理器还可以将这些数据，例如：PWM波的频率，占空比，输出电流和电压的数值等，显示到OLED显示器上。 图1-1 双向DC-DC变换电源系统结构框图第1.2节 方案比较通过上面的总体方案，需要选择相应的器件与模

12、块，现通过以下的方案比较来选择模块与器件。1.2.1双向DC-DC变换电源电路方案比较方案一：恒流源充电，恒压源放电使用LM2596分别做两个电路，一个是使用MAX417和LM2596做恒流源，实现外部电源给电池恒流充电，另一路使用LM2596作恒压源，实现电池给负载供电。本方案使用的主要是模拟电子技术的内容，通过将LM2596的输出使用MAX417来进行电流采样，把4脚改成对地接个电阻，然后原2脚接线方法不变作为输出正极，4脚作为输出负极就行了，改变电阻阻值就能改变恒流电流大小，保证输出电流不变。输出端使用LM2596做恒压输出，输出端端接反馈电阻网络。将输出电压通过反馈电阻网络分压后的值与

13、基准值1.23V进行比较，若电压有偏差，通过放大电路计算后控制内部的PWM输出电路改变占空比，调节输出电压使其保持稳定。该方案实现简单，但是对焊接以及元器件精度要求很高，同时难以实现数控。方案二：基于Buck/Boost拓扑结构实现开关电源本方案是通过，用BOOST来升压实现给电池充电，用BUCK电路作为降压恒流源电池实现给负载供电。使用PWM发生器产生一路可调占空比的PWM波，然后直接去驱动桥式整流，实现整流功能，即可以实现降压电路和升压电路的直流斩波降压功能和直流斩波升压功能。升压电路和降压电路可以实现自动转换进行交替工作，同也可以使用MCU制作只能控制器控制升降压电路。同时，加入了MCU

14、后，能够达到很好的控制效果。实现这两个电路都是通过场效应管和续流二极管共同工作达成的，但是这样的电路往往普遍存在效率低的缺点。方案三：基于同步整流的BUCK和BOOST拓扑结构实现变换电路。本方案与方案二类似但使用了同步整流电路。同步整流是现在做电源的很好的一个整流电路，它可以很好的提高效率。这里的降压芯片采用KIS-3R33S非隔离式降压，采用同步整流。输入电压7V至24V输出电压5.01V,电流连续2.5A输出峰值4A输出！能够提供3A的持续负载电流。具备超高效率，超低损耗的特点，相对于lm2596电源模块有很大的优势。升压电路仍旧使用非同步整流式的boost升压电路。在电池放电过程中，电

15、池作为电源，能量有限，因此需要严格要求效率等问题。在给锂电池充电的过程中，电源来自市电，注重点从效率稍微往充电的速度倾斜。在此使用较大功率的XL6009芯片实现升压电路。同时，该方案能够有效的和MCU结合，实现智能控制和实时的电流电压采样十分方便。综上所述，本设计使用方案三。1.2.2电流采样方案比较方案一：使用运放和电阻这种方案有两种拓补结构一种是较简单的方式，通过测量精密电阻两端的电位差，测得精密电阻两端的电压，用公式I=U/R计算得出流过精密电阻的电流。还有一种较高级的是采用高要求的运放和电阻，将运放的两个输入端接到精密电阻两端，测得精密电阻两端的电位差，通过I=U/R计算得出流过精密电

16、阻的电流。该方案优势在于成本低，精度较高，体积小巧。但是总的缺点在于精密电阻选择较难，同时温飘较大，而且对电路没有隔离效果。同时上述两种拓补结构也都有一定的风险性，简单方式中电路易对地线产生干扰，高级方式中电阻和运放的选择要求太高。方案二：电流互感器电流互感器Current Transformer工作原理和变压器类似，通过互感器将一侧电流的转化到副线圈上并将其转化为一个容易测试的范围。根据变压器理论，主侧、副侧电压比等于匝数比，通过的电流比为匝数比的倒数。而CT和变压器的原理类似，可以理解为一种特殊的变压器。 在其结构上，CT的主侧匝数相对于副侧匝数要少很多，所以如果副侧线圈开路，会导致电压急

17、剧升高，击穿绕阻和回路的绝缘，严重影响设备和人员安全。其工作特点和要求如下：1、原边绕组与高压回路串联，只取决于所在高压回路电流，而与副边负荷大小无关。 2、副边回路不能出现开路，开路后会产生高压危险，形成重大安全隐患。 3、CT副边回路必须有一点直接接地，防止绕组绝缘击穿后产生对地高电压。4、变换的准确性。该方案结构简单可靠，便于维护，寿命较长，价格便宜。不过它的重量很大，精度低。方案三：模块型霍尔电流传感器模块型霍尔电流传感器根据工作方式分开环工作模式与闭环工作模式。 使用开环工作模式的传感器也称为直接测量式霍尔电流传感器，将输入的电流转化为电压输出。这个解决方案的优势主要是结构简单，它的

18、测量结果的精度和线性度都比较好，能满足要求。直流、交流和各种波形的电流都能直接测量。但是，它的测量范围、带宽等均受到了一定的限制。闭环工作模式是将霍尔电流传感器输出的电压进行放大，接着进行电流放大，让该电流通流经补偿线圈，使得补偿线圈产生的磁场方向和被测电流产生的磁场方向正好相反，达到磁平衡。 这个平衡是一个自动建立的动态平衡。只要极短的时间就可以建立平衡。在平衡的过程中，霍尔器件处于零磁通状态。磁芯中的磁感应强度极低，理想情况下接近于零，不会使磁芯饱和，也不会产生大的磁滞损耗和涡流损耗。恰当地选择磁芯材料和线路元件，可以做出性能优良的零磁通电流传感器。 综上所述，本设计使用方案三。1.2.3

19、 输出电流方案比较方案一：使用STM32芯片产生PWM波来控制输出电流编写程序产生两路互补的PWM波，同时外加驱动电路，直接去驱动同步整流桥，然后在程序里面做到闭环控制，让设定的PWM波的占空比能很好的跟踪输出，程序难度相对大，而且可靠性相对一般。但是使用方便，不需要加额外的PWM产生装置，简化电路，减少误差。同时也存在STM32判断程控延时较大，导致整个系统产生震荡。方案二：使用DAC和减法模拟电路控制使用STM32的DAC功能产生一个可以设置的模拟量。再通过采样电阻和一个同相放大电路将输出的电流值进行反馈，将DAC模拟量和反馈的电流值通过一个比较器控制一个三极管。来改变和控制输出电流的大小

20、。该方案需要的功耗较高，但是反馈控制速度快，能使输出电流平坦，保持在一个线性区域。1.2.4微处理器方案比较方案一：STC89C52STC89C52是由STC公司生产的，低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，拥有8KB的在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用的是经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可

21、降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选7。方案二：STM32F103采用STM32F103RCT6单片机作为系统控制器，STM32F103RCT6是由意法半导体公司出品的STM32F103系列的微处理器。STM32最高频率可达72MHz，它有零等待的存储器访问、基于哈佛结构并带有3级流水线特性和其高效的处理效率保证能够实时高效的处理水表取数和上传数据。STM32自带

22、64k字节Flash，它具有多种低功耗模式：等待、活跃停机、停机模式，外设的时钟可单独关闭。在停机模式下，STM32的功耗仅仅4.5uA左右，完全能够满足智能控制的供电要求，这实现并保证了整个系统的低功耗特性9。为满足本设计要求，选用高性能的STM32处理器，即方案二。第1.3节 整体方案综述经过以上的方案比较与选择可得到以下整体方案的确定：该系统有单片机控制模块、OLED显示模块、电流检测模块、电源模块、升压电路和同步降压电路组成。电源模块主要给单片机供电，通过STM32RCT6单片机智能控制，实现程序控制电流大小，可步进调节。双向DC-DC变换电路可自动转变，当输入5V时，通过升压模块转变

23、为8.4V给18650电池充电，当输出电路接通时，锂电池作为电源进行放电。通过降压模块，向外输出5V电压。输入和输出的电流电压可以用OLED显示器进行实时的显示。第2章 系统硬件电路设计第2.1节 双向DC-DC变换电源电路设计设计中采用的微处理器是STM32F103RCT6单片机。STM32F103RCT6运行速度可达72MHz，系统与外部联通接口有CAN，I2C，IrDA，LIN，SPI，UART/USART，USB，芯片自带外围设备有DMA，电机控制PWM，PDR，POR，PVD，PWM，WDT。芯片输入/输出IO口数为51，芯片程序存储器容量：256KB。程序存储器类型：FLASH，R

24、AM容量：48K，芯片电压-电源(Vcc/Vdd)：2 V 3.6 V，芯片振荡器型：内部，封装/外壳：64-LQFP8。其引脚分布如图2-1所示： 图2-1 单片机引脚图单片机由AMS1117 3.3作为系统的电源转换芯片，ASM1117 3.3是一个正向低压降稳压器，作为STM32的供电电源芯片刚好合适，系统电源部分由AMS1117 3.3转换从电池外部降压电路中取得的5V电压转换成3.3V为其供电9，电源部分原理图如图2-2所示。 图2-2 电源电路STM32F103RCT6有3种复位方式：外部RST引脚复位，软件复位，看门狗复位。如图2-3，外部RST引脚从外部复位到NRST引脚复位脉

25、冲一定宽度，从实现的微控制器的复位10。NRST引脚出厂配置为RST复位引脚应被配置为I/ O端口，在ISP编程设定。如果NRST不在STC-ISP编程设置的I / O端口输入引脚NRST是芯片复位。 RST复位引脚为高电平并保持至少24个时钟加为10s，单片机将进入复位状态时，RST复位引脚回到低电平时，单片机结束复位状态，并从0000H部门的用户程序区启动正常工作。 图2-3 复位电路STM32F103RCT6单片机有两个时钟源：内部的R / C振荡器时钟和外部晶振时钟。工厂标准配置是使用芯片的R / C振荡器，其频率为8MHz，则内部的R / C振荡频率将会存在一个数字温度漂移12，再加

26、上制造错误的，因此内部的R / C振荡器只适合的时钟的频率不要求高精度的场合。单片机的OSC脚接了这两个晶振振荡器电路电路如下图2-4所示。 图2-4 晶振震荡电路STM32F103RCT6除了USart串口通信还有SPI通信和CAN通信，它主要是主从方式通信，这种通信模式通常有一个主机多个从机，标准的 SPI 是 4 根线，分别是 SSEL(片选，也写作 SCS)、SCLK(时钟，也写作 SCK)、MOSI(主机输出从机输入Master Output/Slave Input)和 MISO(主机输入从机输出 Master Input/Slave Output)。本芯片的20-23脚为SPI1这

27、些引脚也可以设置为普通的I/O口14。33-36脚则是SPI2。44、45脚为CAN通信口。本设计用jlink仿真器来仿真与下载程序，下载方式则是用SWD模式。相比于JTAG模式，SWD模式可以用相对较少的线来达到烧写程序的目的。SWD模式只需要接四根线就可以完成烧写。VCC、GND、SWCLK（49脚）、SWDIO（46脚）。电路如图2-5所示。 图2-5 SWD电路在每个STM32上都有BOOT脚，当MCU复位时，BOOT脚的电平状态决定芯片复由哪个个区域开始执行程序。BOOT0=0，不在乎BOOT1的电平，用户闪存启动，一般使用该模式。当BOOT1=0 ，BOOT0=1

28、0;时，从系统存储器启动。当BOOT1=1，BOOT0=1时，从内置SRAM启动。芯片剩下的51脚为输入/输出IO口，本设计中用到的口如下所示：第2.2节 Boost升压电路设计本设计子模块中的Boost升压电路采用了XL6009作为升压芯片，XL6009具有输入、电源开关、接地、反馈和使能端5个引脚。单片机控制电压是因为芯片的使能端处于高电平时芯片处于导通状态，而芯片处于低电平时芯片便不能工作，而芯片的默认是高电平，在无使能控制时，芯片是处于工作状态。所以通过芯片的使能端接通单片机的I/O口，用单片机产生脉冲宽度调制对芯片进行控制从而控制电压的升降。VIN：输入SW：电源开关输出FB：反馈E

29、N：使能端GND：接地XL6009升压电路如下图2-6所示。图2-6 XL6009升压电路第2.3节 同步整流Buck电路设计本设计子模块中的同步整流Buck降压电路使用的是KIS-3R33S，KIS-3R33S模块采用了MPS的MP2307为核心器件的降压式DC-DC模块，是一款广为使用的降压型DC-DC模块，主要是因为他性能优秀，能做到很高的指标，更主要的是成本十分低廉。采用两个内置的MOSFET进行同步整流，效率可达95%。其基本的工作原理，就是首先导通IN和SW的MOS管，使电感储能，然后控制充电的的MOS管断开、放电的MOS管的闭合，使电感的电流能够继续通过充电的MOS管流动。根据输

30、出端的反馈，闭环控制开关的占空比，达到控制输出的目的。 同步整流，原理就是用MOS管替代整流二极管，让二极管导通需要一定的电流，就产生了功耗，而MOS管导通只需要外加开启电压就可以了，没有电流通过，也就减少了能量的流失。MOS管也有续流的作用。 MOS管的导通电阻小，开关速度速度快，使得整流的压降减少到一个很低的值，大幅提高效率，尤其是对低压输出的场合。KIS-3R33S降压电路如下图2-7所示。图2-7 KIS-3R33S降压电路第2.4节 电流检测电路设计ACS712是Allegro推出的一款线性电流霍尔传感器，它内置有十分精确的低偏置的线性霍尔传感器模块，能根据检测到的交流或直流电流输出

31、相对应的电压值。其特点有使用方便，性价比高，绝缘电压高，低噪声，响应时间快，在50千赫带宽时响应延迟大约在5us，误差低，误差最大为4%左右，输出灵敏度很高，在66mV/A到185mV/A，经常应用于电动机控制、载荷检测和管理、开关式电源和过流故障保护等，特别是那些要求电气绝缘却未使用光电绝缘器或其他昂贵绝缘技术的应用中。ACS712的封装是SOIC8，它拥有有八个管脚，采用单电源5V供电。其中引脚1和2、3和4均有内置保险，1和2、3和4分别为待测电流的输入端和输出端。8脚和5脚分别为VCC和GND，是供电的电源脚。7脚为VOUT，将电流转化为电压由此脚输出。6脚接电容接地，主要用来设置带宽

32、。该器件中，被测电流流经的通路的内电阻为1.2m，即使是大电流也具有较低的功耗。被测电流通路与传感器引脚的绝缘电压>2.1KVRMS，几乎是绝缘的。流经铜制电流通路的电流所产生的磁场，能够被片内的霍尔传感器感应到并将其转化为成比例的电压。通过将磁信号尽量靠近霍尔传感器来实现器件精度的最优化。精确成比例的输出电压有稳定的斩波型低偏置BICMOS霍尔集成电路提供。稳定斩波技术是一种新技术，它给片内的霍尔元器件和放大器提供最小的偏置电压，该技术主要是用来消除芯片由于温度所产生的输出漂移。ACS712检测电路如图2-9所示。图2-9ACS712检测电路 第3章 系统软件设计硬件是一个系统的基础，

33、而软件则是系统的灵魂。设计中可以使用到的语言有汇编语言和C语言。双向DC-DC电源变换器的硬件设计完成,软件的任务也就明确。在进行系统的软件设计时,根据系统的功能,将软件分为几个独立的部分,分别对应不同的硬件模块,设计出软件总体结构,画出程序流程框架图。双向DC-DC电源变换器设计的软件设计主要包括三个部分:PWM产生部分、电流检测部分、显示部分。第3.1节 DAC程序设计 STM32的DAC是指数字/模拟转换模块，是由12位数字输入，电压输出的数模转换器。它可以配置成8位的模式，也可以和DMA控制器配合使用。在一般的12位工作模式下，数据的对齐方式可以是左对齐，也可以是右对齐，但是在8位的工

34、作模式下，是固定的右对齐，它有两个通道，可以单通道使用，也可以双通道使用。STM32的DAC主要有以下特点。1、拥有两个DAC转换器，每个转换器对应一个输出通道。2、可以配置为8位或者12位单调输出。3、12位模式下数据可以选择左对齐或者右对齐。4、拥有同步更新功能，包括噪声波形的生成，锯齿波形的生成。5、双DAC通道同时或者分别转换。且每个通道都有DMA功能。6、有外部触发功能，输入参考电压Vref。在本次设计主要用到DAC的模拟电压输出功能，首先初始化STM32，然后配置IO口，配置DAC的相关设置。在较为固定的值输出时，我们不需要进行触发、幅度设置，只需要使能相应的通道即可。接下来，我们

35、要打开DAC的时钟和GPIOA的时钟，在进行相关功能的初始化。例如，不使用触发功能，不使用波形发生功能，不屏蔽/幅值选择，不使用缓存输出等。初始化完成后，使能我们需要用到通道。完成后，只要给DAC转换器输入相应的数据就能输出我们想要的模拟值。程序流程图如图3-1所示。图3-1 PWM产生程序流程图第3.2节 电流检测程序设计电流检测部分的设计，主要由硬件模块进行电流检测，将其转化为对应的电压值，然后通过STM32自带的AD采样，进行电压值采集，进行计算得出对应的电流值。此处程序主要是对控制DMA对AD采样进行配置。STM32自带的ADC拥有18个通道，12位半的采样精度。AD采样方法有逐次逼近

36、法，双积分法，电压频率转换法。此处用的是逐次逼近法。逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路，转换的时间为微秒级。采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成7。这种A/D转换器的基本原理是不断地使用从高到低的电压值进行试探比较，用大的电压值逐步减少，然后依次进行试探比较，达到采样目的。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器中的数据全部变为零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器的最高位数置1，并将数据送入D/A转换器，将D/A转换后生成的模拟量送入它内置的比较器，我们称为比较值，与采集到的的待转换的模拟量采集值进行比较，如果采集值大于比较值，

37、该位1被保留，否则被清零。然后再将逐次逼近寄存器第二高位置为1，然后将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的 比较值再与采集值比较，若采集值大于比较值，该位1被保留，否则被清零。一直重复循环这个过程，直到逼近寄存器的最低位数据比较结束。可以判断为转换结束，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，即得到了相应的数字量。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。然后又STM32读取缓冲储存器的数据，进行计算。程序流程图如图3-2所示。图3-2 AD采样程序流程图第3.3节 显示程序设计OLED，即有机发光二极管（ Organic Light Emitting Diode）。 OLED

38、由于同时具备自发光、分辨率高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，在平面显示器领域被广泛运用10。 LCD 都需要背光，而 OLED不需要，因为它是自发光的。这样同样的显示OLED效果要来得好一些。以目前的技术，OLED 的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。在此我们使用的是中景园电子的0.96寸OLED显示屏，该屏有以下特点： 1）0.96寸OLED有黄蓝，白，蓝三种颜色可选；其中黄蓝是屏上1/4部分为黄光，下3/4为蓝；而且是固定区域显示固定颜色，颜色和显示区域均不能修改；白光则为纯白，也就是黑底白字；蓝色则为纯蓝，也就是黑底

39、蓝字。2）分辨率为128*64。3）多种接口方式；OLED裸屏总共种接口包括：6800、8080 两种并行接口方式、3线或 4 线的串行SPI 接口方式、 IIC 接口方式（只需要 2 根线就可以控制 OLED ），这五种接口是通过屏上的BS0BS2来配置的。 本程序设计主要是编写IIC通信，使得单片机和OLED屏幕能够通信，对OLED屏幕进行控制，显示我们所需要的内容。程序流程图如图3-3所示。图3-3 IIC通信流程图第4章 系统测试与分析第4.1节 系统测试4.1.1测试仪器需要测试电源的带载性能及效率，要万用表和负载。稳压电源：输出直流5V电压。万用表：优利德UT39C万用表4.1.2

40、测试方式测试示意图：电路如图4-1所示。图5-1 测试示意图测试步骤：第一步：在3、4点间用电压表测输入电压，在3点串入电流表，在5、6点间用电压表测输出电压，在5、7点串入电流表；第二步：在1、2点间接入220V；第三步：输入电压为额定值5V；第四步：调整负载大小，使负载由大至小并且记录出所测量的输出电压、输入电流、输出电压、输出电流的结果。 4.1.3测试结果测试额定功率下的供电效率，测试结果如表5-3和表5-4所示。表4-1 充电效率测试数据供电电压/V5.225.205.205.185.20供电电流/mA14561422142814441443输出电压/V8.418.418.

41、408.398.39输出电流/mA770753766767769实际效率 %85.2085.6486.6586.0485.98表4-2 放电效率测试数据电池电压/V7.227.227.227.207.18电池电流/mA5106317419471089输出电压/V5.015.025.015.004.99输出电流/mA66281396112131393实际效率 %90.0189.5489.9988.9688.86第4.2节 系统调试总结根据上述数据得出，在计算电流检测模块和MCU整体消耗的情况下，计算时也包括了整块板子的线损。充电效率在86%左右，放电效率在89%左右，在本设计中基本达到要求。并且

42、数据稳定，未出现误差较大的情况。当充电电流过大时，MCU控制MOS管关断成功。第 29 页总结与展望此次双向DC-DC变换电源设计与研究系统的设计,使我感到受益匪浅,对学习过的课程知识的巩固与加深,以及新知识的认知与学习都有很重要的影响。动手能力也因此得到很大的进步。此次设计的完成不但是对自己整体的提高,也是对自己能力的一种课程知识的检验。从中发现了自己很多的不足,知识量的缺少以及动手能力的缺乏都是我此次发现问题的所在。在这段时间中,我学到什么是温故而知新；什么是生活无处不老师。虽然是短暂的学习,但还是让我明白学以致用的真滴。同时,通过网络这个大平台,找到若干资源,成为我此次设计的一大助力。要

43、想学习到知识,困难是难以避免的,还好在诲人不倦的老师帮助,热情的同学帮助下最终交上一份美中不足的答卷。当成果出来时,给我是一种精神上的激励,感觉前面的付出一切都是值得。此次的毕业设计给我在现在以及未来的工作都带来了很大的帮助,明白了学以致用的珍贵,为以后的实习与工作也做好了良好的铺垫。在今后面对更大的挑战时,也能知道如何去面对,不会在像在开始的时候手足无措。在本次毕业设计中也使我明白同学之情的珍贵,同学之间互帮互助,在面对不懂的新知识面前大家可以在一起讨论,用不同的理解和不同的思路去解决我们在认知方向的困惑,因此我对那些帮助我的同学表示很感谢。同时也让我明白以后的工作过程中与同事们的和睦相处的

44、重要性,不会在今后的生活和工作中会遇到被人独立的情况。在这次设计中,网络平台给我提供了丰富的资源,让我明白在互联网的时代,网络是多么重要的东西,它能给我找到自己未知的知识以及很多的帮助。细节决定成败,这次毕业设计中让我深深体会到这句话的重要,往往就是一个细节的错过,使我面对了很多让我手足无措的事。在这最后,学习的重要只有亲身体会；坚持的重要只有亲身体会；收获的喜悦也只有亲身体会。通过这次毕业设计的学习与谁急，让我明白不管是这次设计还是以后工作生活上,亲身体会才是让我不断学习,不断进步的源泉。参考文献1陈章勇,许建平,王金平等.一种新型非调节隔离DC-DC变换器J.电工技术学报,2014,29(

45、12):58-65,72.DOI:10.3969/j.issn.1000-6753.2014.12.008. 2李航标,张波,罗萍等.开关DC-DC变换器的自适应占空比跨周期控制方法J.电子与信息学报,2014,36(9):2265-2271.DOI:10.3724/SP.J.1146.2013.01693. 3王冕,田野,李铁民等.应用于储能系统的双向DC-DC变换器研究J.电工技术学报,2013,28(8):66-71.DOI:10.3969/j.issn.1000-6753.2013.08.009. 4侯世英,陈剑飞,孙韬等.基于开关电容网络的DC-DC变换器J.电工技术学报,2014,

46、29(10):90-97.DOI:10.3969/j.issn.1000-6753.2014.10.011. 5武琳,刘志刚,洪祥等.隔离式双向全桥DC-DC变换器的功率控制特性比较与分析J.电工技术学报,2013,28(10):179-187.DOI:10.3969/j.issn.1000-6753.2013.10.023. 6肖旭,张方华,郑愫等.移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器软开关过程的分析J.电工技术学报,2015,30(16):17-25,55.DOI:10.3969/j.issn.1000-6753.2015.16.003. 7张旭,亓学广,李世光等.基于ST

47、M32电力数据采集系统的设计J.电子测量技术,2010,33(11):90-93.DOI:10.3969/j.issn.1002-7300.2010.11.024. 8刘慧英,范宝山.基于STM32的多步进电机控制系统研究J.测控技术,2010,29(6):54-57.DOI:10.3969/j.issn.1000-8829.2010.06.015. 9黄金飞,唐小琦,宋宝等.基于STM32的负载电流前馈PWM整流器设计J.组合机床与自动化加工技术,2015,(8):66-69.DOI:10.13462/ki.mmtamt.2015.08.017. 10张军杰,杨铸.全球OLED产业发展现状及

48、趋势J.现代显示,2010,(6):25-30.DOI:10.3969/j.issn.1006-6268.2010.06.005. 11张稳稳,贺锋涛,董军等.多功能OLED驱动电源的设计与实现J.红外与激光工程,2014,(6):1883-1888.DOI:10.3969/j.issn.1007-2276.2014.06.033. 12庞棋峰,贺雨璇,黄治清等.基于DSP的同步整流Buck-Boost变换器控制策略的研究J.电源技术,2011,35(8):957-960.DOI:10.3969/j.issn.1002-087X.2011.08.022. 13丁志刚,汪世平,周华良等.一种新型外驱动同步整流电路J.电力系统自动化,2012,36(3):97-100. 致谢感谢我的导师彭静玉副教授，她工作严谨细致、一丝不苟，对我