全国大学生电子设计竞赛双向DCDC变换器A题设计报告

SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。 方案二：TL494

TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。

经比较，SG3525能满足本次实验的所需功能且较TL494稳定、简单，故选择SG3525作为本次实验的PWM控制芯片。

方案描述

经过论证，本次实验采用SM2535芯片产生PWM来供给DC-DC模块来控制输出电压的高低，并由STM32单片机检测所需检测的电压电流，进而控制DC-DC模块的工作模式，实现比赛所要求的各项目的。

第二章 电路与程序设计

系统结构框图 主系统

18V~24V双向DC-DC变换器主电路24~36V辅助电源电路驱动电路电压、电流取样电路A/D转换

数字PWM控制模块PID控制模块图2-1 系统结构框图

A/D采样控制模块

子系统与器件选择

（1）升压电路模块

D1 1N58241.33μH/4AR2VIN341VOUT 18.5V13.8K52XL6009GNDONFB COUT 1KVINCIN105EN 105220μH/50V47μH/450VOFFBoost converterInput 12V~16VOutput 18.5V/2.5AVout = 1.25*(1+R2/R1)

图2-2 XL6009BOOST电路

（2）基于VAS1210降压电路模块

图2-3 VAS1210原理图

（功率路径： MOS闭合时， 绿线表示；MOS断开时， 红线表示。）

器件选择

（1）电容的选择

输入电容：22uF 或者更大。 （2）肖特基二极管的选择

肖特基二极管：电流能力须大于输出电流，且反向击穿电压要大于输入电压。

程序功能描述

根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。 （1）键盘实现功能：设置电流的比例

（2）显示部分：显示电压值和电流值 （3）程序设计思路

在系统中，软件的主要作用是完成命令输入、输出采样、软件过流保护和结果显示等功能，设计相对简单。

第三章 理论分析与计算

参数的计算 电感的计算

电感量的选择直接关系到系统的工作频率，电感量大则工作频率低，电感量小则工作频率高。大的感量可降低频率从而减小NMOS上的开关损耗，但对于相同体积电感，感量越大电感的绕线电阻也越大，则电感上的损耗也越大。 系统工作频率的计算：

f?1/(TOFF?TON)

开关频率的计算

开关频率和MOS管的功耗有很大的关系，频率越高，产生的损耗越大。较低的电路工作频率可以降低MOS管的开关损耗，但输出电压脉动会增大，因此应在允许的频率范围内选择较低的频率。合适的开关频率大致处于20KHz与60KHz之间，本系统选取开关频率为30KHz，可以降低损耗。

其他外围参数选择

外置增强型N-MOSFET：芯片Gate驱动电压为10V，要选取栅耐压>10V的MOS管，且VDS击穿电压要大于输入电压，饱和电流要大于输出电流，导通