201*年全国大学生电子设计竞赛。
led闪光灯电源（h题）
高职高专组】
参赛学生。指导老师。
201*年8月16日。
该电源采用由升/降压转换模块（核心部件为xl6009和mc34063芯片）、电流检测模块（运放op295）、升降压切换模块、显示与报警模块、mcu系统组成。该电源能实现连续输出或脉动输出两种模式。该电源能够实现要求的恒流输出，并达到要求的电流相对误差和效率。
当输出电压高于10.5v时发出蜂鸣报警。在脉动输出时，脉冲周期在ms三档时，脉冲占空比为1∕3，相对误差小于2%。
通过数码管对当前恒流输出的模式进行显示。
关键词：升降压电路；电流检测；升降压转换电路；at89s52单片机；过压报警。
通过分析题目任务与要求，将3.0～3.6v的直流电转换为稳定的直流电源，即实现直流-直流电压的变换。
方案一：boost电源变换方案。
boost电源转换方案如图1-1所示。其工作原理：由控制器发出的脉冲调制（pwm）信号控制三极管的通断，输出电压由pwm占空比决定。
通过对负载电阻两端的电流进行采样，将输出反馈到控制器的pwm，来控制输出电压和输出电流。
图1-1 boost电源变换框图。
假设在时三极管导通，则通过电感l的电流增加部分满足式（1-1），稳定工作时，导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少。
其中：为三极管导通时的压降和电流采样电阻上的压降之和，为电感两端的电压。
方案二：变压器电源转换方案。
该方案采用变压器进行升压，通过对负载电流进行采样，将采样电流反馈到控制器中，控制器通过改变pwm波对负载电流进行调节，达到恒流输出的目的，其方框图如图1-2所示。
图1-2 逆变器电源转换框图。
从以上两种方案中，选用方案一。由于采用方案一获得的负载输出电压在低于3v时，不能实现恒流输出。为了更好的达到恒流输出的目的，加入一个降压模块，保证负载电压低于3v时，电流恒定输出。
因此，通过结合方案一可以得到电源变换的总体框图如图1-3所示。
图1-3 升压/降压电源变换。
方案一：数码管显示论证。
数码管显示均是由八个发光二极管组成的。数码管消耗电力比液晶多一点，数码管显示更加清晰，更加适合在白天等强光条件下显示。
方案二：液晶屏显示论证。
液晶显示极其省电，但是使用有温度范围限制，且因是反光式的，在外界光线很明亮的情况下很容易看不清楚。
以上两种方案中，采用方案一能够显示更加清晰。
方法一：使用开关电源。
直流稳压电源分为线性电源和开关电源。线性电源的调整管工作在放大状态，因而热量大，效率低（35%左右），需要加体积庞大的散热片。开关电源的调整管工作在饱和截至状态，因而发热量小，效率高（75％以上），而且省掉了大体积的变压器。
因此，选用开关电源能够提高电源的效率。
方法二：提高开关频率。
开关频率越低，绕组为获得同样感抗所需的圈数就越多，导线电阻越大，于是损耗也就越大，提高开关频率能够减少损耗，使开关电源效率提高。
方法三：采用低功耗器件。
滤波电容的损耗，续流二极管的损耗，均与频率正相关。电感的磁损跟磁性材料的特性有关，跟频率和磁通密度正相关。因此选用低功耗的元器件能够有效的提高效率。
根据测量得到uin和iin和uout，和iout，单片机根据效率计算公式计算瞬时功率。
综合上述的方案设计，得到电源总体系统方案如图3-1所示。该系统由升压电源模块、降压电源模块、过压报警电路模块、电压检测和电流检测模块以及键盘操作的设定电流组成。
图3-1 系统总体框图。
该电源由xl6009芯片及外围器件组成，如图3-2所示。根据电压检测获得采样电阻两端的采样电压，将其与基准电压1.25v进行比较，通过使采样电阻两端的电压稳定，来实现电源的恒流输出。
该模块达到了电源输入电压3~3.6v，续输出模式输出电流为ma三档时，最高输出电压不低于10v，最低输出电压为0v(输出短路) 的性能指标要求。
图3-2 xl6009开关电源升压单元电路。
由于xl6009开关电源升压电路在负载电压低于3v时，系统达不到恒流输出，因此通过设计一个降压电路实现当负载低于3v时处于恒流输出状态。此方案将10v的直流电压输入到mc34063进行线性变换，并通过自身的开关管使得输出符合要求，降压电路如图3-3所示。
图3-3无外接三极管的降压变换电路。
该电路将负载电压out+进行分压之后，与稳压器lm317的2脚基准电压经lm358进行比较，如果电压高于10.5v，发出报警信号，以此实现过压报警功能。过压报警电路如图3-4所示。
图3-4过压报警单元电路。
该电路是将负载电压out+进行分压之后与稳压器lm317的基准电压1.24v经运放lm358进行比较，来实现当负载电压低于3v时切换到降压电路模块输出电压，当负载电压高于3v系统将切换到升压电路模块输出电压，以保证系统一直处于恒流输出的状态，其转换电路如图3-5所示。
图3-5升降压转换单元电路。
通过对输出电流进行采用采样，将采用电流经过由集成运放op295构成的差分放大电路放大，将放大后的误差值反馈到升压模块的xl6009或降压模块的mc34063，通过调节脉宽调制波pwm的占空比来达到系统要求的恒流输出，并满足在规定的输入电压和输出电压范围内，输出电流相对误差小于2%这一项要求。电流检测电路如图3-6
图3-6电流检测单元电路。
设定电路采用键盘操作。具体控制逻辑如表3-1所示。
表3-1 控制逻辑表。
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