1、德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 1 8 伏稳定开关电源模块的设计 （德州学院机电系，山东德州 253023） 摘要 ： 本系统以超低功耗单片机 MSP430 为控制核心，利用 MOS 管和电感构成 DC/DC（ Buck）变换单元，实现系统由 24V 降到恒定 8V 的功能要求；利用 MSP430 调整 PWM 波的占空比来实现电流自动分配为 1:1、 1： 2 或者任意比例输出的目的；利用独立键盘来控制系统的电源开关、电流比例自动调整、自设比例等的要求。此外还有按键、显示、报警等功能。本设计除了完成基本功能和发挥部分以外，还进行了创新发挥，液晶
2、显示显示输入电流和电压，并在短路保护 时进行语音播报和显示。 关键词 ： MSP430；关电源； PWM；电流自动分配 1 引言 1.1 选题的目的和意义 电源是各种电子设备的必不可少的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标。目前采用的有两种：线性电源，开关电源两大类。 主要优点：体积小、重量轻（体积和重量只有线性电源的 20 30%）、效率高（为 60 70%，而线性电源只有 30 40%）、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化 ，稳压范围宽等优点。但存在严重的开关干扰，开关稳压电源中，功率调整开关晶体管 V 工作在开关状态，它产生的交流电压和电流通过电 路中的其他元器件产生尖峰
3、干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采取一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重地影响整机的正常工作。因此对于开关电源的研究就有重要意义。 另外，暴露出开关稳压电源的又一个缺点，那就是电路结构复杂，故障率高，维修麻烦，本系统以超低功耗单片机 MSP430 为控制核心，利用 MOS 管和电感构成 DC/DC（ Buck）变换单元，利用 MSP430 调整 PWM 波的占空比来实现电流自动分配为 1:1、 1： 2 或者任意比例输出的目的；利用独立键盘来控制系统的电源开关、电流比例自动调整、自设比例等的要求。此外还有按键 、显示、报警等功能。这个设计结构简单，维修方便，耗能少 1.2 开关电源的电流自动
4、分配问题 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制控制 IC 和 MOSFET 构成。 开关电源，就是把市电整流过后得到的直流电压，利用开关的导通和关断，将该电压截成矩形波 (当然，实际的波形并非完美的矩形波，而是会有过冲 )，这样做的意义就是把高能量切割成无数个低能量，传递到输出端去，输出端会通过输出电压高低，对输入端进行反德州学院 机电工程系 2013届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 2 馈 (调整切割的频率，以及切割的宽度大小 占空比 )，达到稳定输出电压的目的 。 。 2 系统总体方案及结构框
5、图 本系统主要由 MSP430，降压模块，键盘模块， DC_DC 电压转换、电流转换模块组成。系统结构框图如下： 采 样P W M电 源M S P 4 3 0键 盘显 示报 警两 路并 联D C _ DC 模 块降 压 模 块 图 1 系统结构框图 3 开关电源的硬件设计 3.1 系统硬件的整体组成部分 系统硬件整体主要分为电压转换电路和电流采样分配两部分， 24V 电源对并联 DC-DC模块进行供电，输出恒定的 8v 直流电压，经过电流的采样和比例自动调整得到不同比例的电流比，电流值通过液晶进行显示；控制器通过采样适时调整 pwm 的占空比，控制输出电压为稳定的 8v； 控制器通过调整 pwm 占空比调整电流，当整体的电流值大于 4.5A 时，控制器进行过流保护，并能够自动恢复。整个系统的供电和电流比例的 1:2 调整通过键盘进行通断与设置。 整个系统经过测试，单元电路能够很好的协调工作。 系统整体电路图如下图 2 所示：
