武汉**大学2013届毕业论文
VCCR3Res21KS1SW-PBC1CapDS10.1uFR5Res210KRSTLED0 ? 串行接口电路
由于电脑主机输出信号为12V，单片机的逻辑信号为5V，因此需要进行
电平转换，这里使用典型的电平转换芯片MAX232，外围电路简单，稳定性能好，是STC系列单片机串口下载接口的最佳选择，其电路图如下所示：
U2C110.1uFC120.1uFP3.11345111012915C1+C1-C2+C2-T1INT2INR1OUTR2OUTGNDMAX232ESEC19Cap0.1uFVDDVCC216C10VCC0.1uFJ1162738495DB9T1OUTT2OUTR1INR2INVEE14713861110P3.0
? 单片机与液晶
XTAL晶振选择12MHz，R1调节LCD的背光，Header9为1KΩ的排阻，主要
为提升P0口的驱动电流，P0口为总线控制接口，驱动能力很弱，一般使用P0口时，都需要接上1KΩ拉电阻。
VCCJP1U1C7Cap33pFC8VCC33pFCap9312930RSTEA/VPPPSENALEVCC1918P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15403938373635343332123456782122232425262728VCCJP2Header 9123456789R110KP3.7P3.6P3.5P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.712345678910111213141516LCD16022R3Res21KS1SW-PBC1CapDS10.1uF1Y1XTALXTAL1XTAL2VCCLED0R5Res210K1011121314151617P3.0/RxDP3.1/TxDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD20VSSSTC89C51
- 9 -
武汉**大学2013届毕业论文
? ADS1286电压测量电路
ADS1286是一款12bit的AD转换器，数据传输控制采用SPI协议，只占用
三个端口，操作简单，芯片需要外接基准源，这里选择REF5040，输出4.096V的基准源，输入加衰减器，衰减倍数经R2调整为10倍。
+5V0.1uFVf1R2Res Tap1KVCCC4P3.27234816547uFDCLKIN+IN-GNDADS1286PV+VREFOUTCS/SD0.1uFVrefP3.3P3.4+5V1uF2134INOUTNCNCTEMPNCGNDTRIMREF50401K6875Vref1uF75238NE5534AJG614
3.2 基于UC3842的BOOST变换器电路实现 3.2.1 BOOST电路储能元件参数分析[18]
开关电源中的储能元件主要是指电感、电容。由于“磁通连续”性，电感上的电流必须是连续的，不能突变，否则将会产生很大的电压尖峰，因此，电感常用于平滑电流，设计过程中，根据伏秒平衡原理选择电感；对于电容，其两端的电压必须是连续的，不能突变，否则将会产生很大的尖峰电流，因此，电容常用于吸收电压纹波，平滑电压波形，设计过程中，根据安秒平衡原理选择电容。 BOSST变换器的组成如图所示：
Ii+ViLVDIo+VoSPWMCRL--
如图所示，当开关S导通时，二极管VD因承受反压而关断，电流流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储存在电感L中，此时，电容C放电，并向负载RL供电，负载上流过电流Io；当开关S关断时，由于电感电流iL 不能突变，强迫二极管导通续流，此时，电感L及电源Vi同时电容C、负载RL供电，当电感电流高于Io时，电容被充电并同时向负载供电；而当电感电流小于Io时，电感和电容同时
- 10 -
武汉**大学2013届毕业论文
向负载供电，维持输出电压Vo不变。
该系统设计BOOST工作于CCM的IISM模式，根据伏秒平衡原理：
VidT=(VO-Vi)(1-d)T,其中T为PWM的周期，由此可得：
Vo?1————————————（3.2.1）
Vi1?dBOOST工作于CCM模式，电感总是位于其输入端，因此，输入电流就等于流过电感的电流，即IL=Ii，考虑到IO=VO/RL （3.2.2）,如果忽略电路中的损耗，则
ViIi=VoIo ————————————（3.2.3）
则输出电流与输入电流
IOVI ??1?d——————————（3.2.4）
IiVO由式（3.2.2）、（3.2.4）推导出BOOST工作于CCM模式时的输入电流
Ii?Vo———————————（3.2.5）
RL(1?d)由式（3.2.4）可得电感电流变化量为 ΔiL=ILP-ILV=其中ILP为流过电感的峰值电感电流,
ILP??iL?ILV?VoV， ?idT—————（3.2.7）
RL(1?d)2LVidT——————————(3.2.6) LILV为流过电感的最小电流，电感上的最小电流
VoV1ILV=Ii-?iL??idT ——————(3.2.8),
2RL(1?d)2L假设ILV为零，则BOOST处于零界条件，有ILV=0，由式（3.2.8）可得零界电感
Vi2dTRLdRLVi2LC= ——————————（3.2.9）； ?222VO2fVo根据设计要求，系统输出交流25V/1A,则逆变的母线电压
VBUS?2Vsine——————————————（3.2.10）， 0.9Vsine=22V,由此可计算出VBUS=34.56V，考虑一定的余量，这里取VBUS=36V，母线电流IBUS=1+1*1.5=2.5，取IBUS =2A，BOOST输出功率PBUS=72W，于是最小负载
- 11 -
武汉**大学2013届毕业论文
2VBUS362RLMIN=??18Ω，不计损耗，则输入功率因为80W，但实际大于80W，考虑
PBUS7220W的余量，输入功率为100W，交流输入31.4V，满载时输入电流应为3.18A，对于直流输入12V，满载时输入电流为8.33A，开关管关断时所能承受的反向电压应为40V+31.4V=71.4，考虑1.5的余量，取178.5，综合考虑，选择IRF640，反向承受电压200V，最大电流18A，满足设计要求;对于DC/DC模块，蓄电池输入，考虑蓄电池的正确使用，12/7.2Ah的蓄电池在放电后电压降至10.5V，应该停止放电，由式3.2.1可得DC/DC模块的最大占空比dmax=0.74,由式3.2.9可得
0.74?20?10.52?9.805uH,这里UC3842的工作频率为f=52KHz，对于AC/DC模LDC=322?52?10?40块，由式3.2.10可得Vi?LAC2?20?31.4V，同样由式3.2.9，零界电感0.90.74?20?31.42??87.6uH;所谓IISM模式，即不完全电感功能模式，此时，322?52?10?40电感上的最小电流ILV 性增加，到达稳态时，由式3.2.4、3.2.7可得电感上的峰值电感电流 ?1?RL（3.2.11）， ILP?IO??d(1?d)?———————————— 1?d2Lf??20?1???因此ILP?2??（L?1mH??0.74?1?0.74?7.766A?33?1?0.742?1?10?52?10??）， 当开关S关断后，电感的电流近似线性下降，令电感电流由最小值线性增加到峰值电流ILP的时间为零，则 iL?ILP?Vo?Vit ————————————（3.2.12）， L由式3.2.1带入式3.2.12，并令t?(1?d)T?1?d,则电感上的最小电流值f?1?R（3.2.13）， ILV?Io??Ld(1?d)?————————— ?1?d2Lf?20?1?此时,ILV=2??BOOST变换器??0.74?(1?0.74)?7.6A。?33??1?0.742?1?10?52?10?工作在CISM和IISM的零界条件为ILV?IO,带入式3.2.13，可求得CISM和IISM零界电感 - 12 -