基于单片机控制的DC-DC变换电路
1、系统方案设计
1.1、方案设计
本方案采用单片机为主设计测控电路。通过对dc-dc直流转换器输出电流进行监测，通过键盘输入输出电流设定信号，通过单片机输出pwm信号与lm358比较器形成比较电压，电流反馈闭环电路，从而对lm2596芯片进行控制，控制buck电路的接通关断，以保证dc-dc的变换。升压部分直接由lm2577电路控制稳压其结构图如图1所示。
1.2、控制系统设计
采用lm2577和lm2596设计升压电路和降压电路。buck电路配合测控电路使用效果好，成本也很低，电路图也容易焊接调试。利用单片机构成测控电路，使得我们能够更加方便的使用键盘来控制转换器输出的电压电流，通过主电路的反馈端来检测电流并采样从而调整pwm来达到控制输出和过流保护的功能。单片机的测控电路更加简单，所使用的元器件更少，控制更加方便，所以采用该方案。
1.2.1、升压系统
dc-dc电池组放电情况下，以boost升压电路为核心电路。精髓在于作为开关的lm2577芯片。该芯片工作时4、5引脚接通对l1电感充电，4、5引脚关闭电感l1缓慢为电容充电。通过4、5引脚的开通和关断，使得输出端升压。同时2引脚是输出反馈端，使得输出电压稳定不发生变化，即起到稳压作用。
1.2.2、降压系统
dc-dc转换器为电池组充电情况下，是以buck降压电路为核心电路。精髓在于作为电路开关的lm2596芯片。该电路工作时，2引脚打开对l2电感电容c充电储能，2引脚关断时电感与电容缓慢放电维持电压。lm2596芯片4引脚稳压反馈输入端，并通过电阻r4与r5分压反馈给4引脚稳定输出电压。通过采样电阻检测充电电流并通过lm358比较器采集并与飞思卡尔单片机产生的电流pwm信号进行比较，进而控制充电电流可调。
1.3、系统流程图
如图1、图2所示。
2、理论分析与计算公式
3、测试方案与测试结果 3.1、测试方案
3.1.1、硬件调试
（1）测试输入20v电压在升压模块（带负载），调节电位器使其输出精确到30v。
（2）测试输入30v直流电压在降压模块中，并利用可调模拟电压输入电流pwm测试是否充电电流可调。
（3）输出模拟短路状态下，看是否均有保护电路的功能，当排除短路条件后系统是否能够恢复充电功能。第四步，分别测试电池组充电和放电两种状态的输出电压电流。
3.1.2、软件调试
（1）通过飞思卡尔单片机编写ad功能程序，用5位半电压表测试ad电压值输出数据。
（2）测试键盘功能，确保按键按下时，输出数据准确、键盘功能可靠。
3.2、测试结果及分析
充电时效率：第一次96.6%，第二次96.1%，第三次96.8%。
放电时效率：第一次91.1%，第二次91.8%，第三次92.0%。
4、结果分析 基本要求：接通s1、s2，断开s3，将装置设为充电模式。
（1）u2=30v条件下，实现对电池恒流充电。充电电流i1在1-2a范围内步进可调，步进值不大于0.1a，电流控制精度不低于5%。
（2）设定i1=2a，调整直流稳压电源输出电压，使u2在24-36v范围内变化时，要求充电电流i1的变化率不大于1%
（3）设定i1=2a，在u2=30v条件下，变换器的效率》=90%。
（4）测量并显示充电电流i1，在i1=1-2a范围内测量精度不低于2%。
发挥部分：
1）断开s1、接通s2，将装置设定为放点模式，保持u2=30±0.5v，此时变换器效率。
2）接通s1、s2，断开s3，调整直流稳压电源输出电压，使us在32-38v范围内变化时，双向dc-dc电路能够自动转换工作模式并保持u2=30±0.5v。
3）双向dc-dc转换器、测控电路与辅助电源三部分的总重量不大于500g。
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本方案采用单片机为主设计测控电路。通过对dc-dc直流转换器输出电流进行监测，通过键盘输入输出电流设定信号，通过单片机输出pwm信号与lm358比较器形成比较电压，电流反馈闭环电路，从而对lm2596芯片进行控制，控制buck电路的接通关断，以保证dc-dc的变换。升压部分直接由lm2577电路控制稳压其结构图如图1所示。
1.2、控制系统设计
采用lm2577和lm2596设计升压电路和降压电路。buck电路配合测控电路使用效果好，成本也很低，电路图也容易焊接调试。利用单片机构成测控电路，使得我们能够更加方便的使用键盘来控制转换器输出的电压电流，通过主电路的反馈端来检测电流并采样从而调整pwm来达到控制输出和过流保护的功能。单片机的测控电路更加简单，所使用的元器件更少，控制更加方便，所以采用该方案。
1.2.1、升压系统
dc-dc电池组放电情况下，以boost升压电路为核心电路。精髓在于作为开关的lm2577芯片。该芯片工作时4、5引脚接通对l1电感充电，4、5引脚关闭电感l1缓慢为电容充电。通过4、5引脚的开通和关断，使得输出端升压。同时2引脚是输出反馈端，使得输出电压稳定不发生变化，即起到稳压作用。
1.2.2、降压系统
dc-dc转换器为电池组充电情况下，是以buck降压电路为核心电路。精髓在于作为电路开关的lm2596芯片。该电路工作时，2引脚打开对l2电感电容c充电储能，2引脚关断时电感与电容缓慢放电维持电压。lm2596芯片4引脚稳压反馈输入端，并通过电阻r4与r5分压反馈给4引脚稳定输出电压。通过采样电阻检测充电电流并通过lm358比较器采集并与飞思卡尔单片机产生的电流pwm信号进行比较，进而控制充电电流可调。
1.3、系统流程图
如图1、图2所示。
2、理论分析与计算公式
3、测试方案与测试结果 3.1、测试方案
3.1.1、硬件调试
（1）测试输入20v电压在升压模块（带负载），调节电位器使其输出精确到30v。
（2）测试输入30v直流电压在降压模块中，并利用可调模拟电压输入电流pwm测试是否充电电流可调。
（3）输出模拟短路状态下，看是否均有保护电路的功能，当排除短路条件后系统是否能够恢复充电功能。第四步，分别测试电池组充电和放电两种状态的输出电压电流。
3.1.2、软件调试
（1）通过飞思卡尔单片机编写ad功能程序，用5位半电压表测试ad电压值输出数据。
（2）测试键盘功能，确保按键按下时，输出数据准确、键盘功能可靠。
3.2、测试结果及分析
充电时效率：第一次96.6%，第二次96.1%，第三次96.8%。
放电时效率：第一次91.1%，第二次91.8%，第三次92.0%。
4、结果分析 基本要求：接通s1、s2，断开s3，将装置设为充电模式。
（1）u2=30v条件下，实现对电池恒流充电。充电电流i1在1-2a范围内步进可调，步进值不大于0.1a，电流控制精度不低于5%。
（2）设定i1=2a，调整直流稳压电源输出电压，使u2在24-36v范围内变化时，要求充电电流i1的变化率不大于1%
（3）设定i1=2a，在u2=30v条件下，变换器的效率》=90%。
（4）测量并显示充电电流i1，在i1=1-2a范围内测量精度不低于2%。
发挥部分：
1）断开s1、接通s2，将装置设定为放点模式，保持u2=30±0.5v，此时变换器效率。
2）接通s1、s2，断开s3，调整直流稳压电源输出电压，使us在32-38v范围内变化时，双向dc-dc电路能够自动转换工作模式并保持u2=30±0.5v。
3）双向dc-dc转换器、测控电路与辅助电源三部分的总重量不大于500g。
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