2015年全国大学生电子设计竞赛
双向 DC-DC 变换器（A题）
【本科组】
2015年8月13日
目 录
第一章 方案论证 ............................................................ 错误！未定义书签。
1.1 论证比较.....................................................................................错误！未定义书签。 1.1.1实验方案选择...........................................................................错误！未定义书签。 1.1.2脉冲发生模块的选择................................................................................................. 2 1.2 方案描述............................................................................................................................ 3
第二章 电路与程序设计 ........................................ 3
2.1系统结构框图........................................................... 3
2.1.1主系统 ........................................................ 3 2.1.2子系统与器件选择 .............................................. 3 2.2器件选择 .......................................... 错误！未定义书签。 2.3程序功能描述.......................................... 错误！未定义书签。
第三章理论分析与计算 .......................................... 5
3.1参数的计算 ......................................................... 5
3.1.1电感的计算 .................................................... 5 3.1.2开关频率的计算 ................................................ 5
3.1.3其他外围参数的选择 ................................................... 5
3.1.4输出电流设置 .................................................. 6
第四章测试方案与测试结果 ...................................... 6
4.1测试方案及测试条件 ................................................. 6 4.1.1测试方案.......................................................... 6 4.1.2测试条件.......................................................... 7 4.2测试结果及其分析 ................................................... 7 4.2.1测试结果.......................................................... 7 4.2.2测试分析.......................................................... 8
附录1：电路实物图 ............................................ 8
摘 要
本系统介绍了一种双向DC-DC变换器的基本原理和实现方法。由SG3525芯片产生的PWM波经三极管传入到电路中，驱动MOSFET管，使其关断或导通，使电压升高或降低。同时，可由单片机监测相应信号经判断后控制继电器选择放电或充电的模式使电路保持在一直正常情况下运行。当充电电压超出限幅值时，单片机可自动断开主电路，以保护系统安全。此外，本系统在设计时注重了高精度的要求，使输出电流步进可控，且步进值小于0.1A。而系统中各元件的选择以低损耗为标准，提高了系统的低功耗特性，使系统的效率达到最高。本系统经过多次模拟与实验，基本完成各项要求。
关键字：DC-DC变换；低损耗；自动；可控；充电
ABSTRACT
This system introduces the basic principle and realization method of a kind of bidirectional DC-DC converter. The PWM wave generated by the SG3525 chip is introduced into the circuit by the transistor, driving the MOSFET tube, making it shut off or on, so that the voltage is raised or lowered. At the same time, the signal can be monitored by a single chip microcomputer to control the relay selection discharge or charging mode to keep the circuit under normal circumstances. When the charging voltage exceeds the limit, the single chip microcomputer can automatically disconnect the main circuit to protect the system security. In addition, the system is designed with high accuracy requirements, so that the output current is controlled, and the step value is less than 0.1A. In the system, the selection of the components of the system is the standard, which improves the system's low power consumption characteristics, so that the system's efficiency is the highest. The system has been simulated and the experiment, the basic completion of the requirements.
Keyword: DC-DC transform; Low loss; Automatic; Controllable; Charge
双向 DC-DC 变换器（A题）
【本科组】
第一章 方案论证
1.1论证比较 1.1.1实验方案选择
方案一：双向半桥DC-DC变换器
双向DC-DC变换器电路如图1-1所示。通过控制开关T1和T2,达到双向直流升压与降压的目的。在升压运行时，T2动作，T1截止，变换器工作在Boost状态;当T1动作，T2截止时，变换器工作在Buck状态，实现降压功能。
D1iLT1C2RR1C1V2+－LD2+－V1T2图1-1 双向半桥DC-DC变换器
方案二：双向反激DC-DC变换器
双向DC-DC变换器电路如图1-2所示。通过控制Q1和Q2开关，实现变换器工作模式的转换。在升压运行时，Q1导通，Q2关断，N2同名端为正极，二极管反偏截止，所以电感变压器此时作为电感运行，电能存储在N2中，由输出电容向负载供电；当Q1关断，Q2导通时，变压器各线圈感应电势反号，同名端为负，迫使二极管导通，电感能转为电场能量向负载放电和向电容充电。同理，相
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反步骤下为降压运行。
++N1N2C2C1V1Q1V2Q2－图1-2 双向反激DC-DC变换器
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方案三：双向恒流DC-DC变换器
该变换器分为恒流源和恒压源两部分电路，由开关控制两部分的通断，来实现升压和降压的功能，最终实现DC-DC变换的目的。
经比较，方案三较为简单，易于实现，能尽量较少元器件的相互影响。故选择方案三作为本次实验方案。
1.1.2脉冲发生模块的选择
方案一：SG3525
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。
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2015年全国大学生电子设计竞赛双向 DC-DC 变换器（A题）设计报告
