称心常识网buck降压电路
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2020.12.19
不知不觉
电设校内赛已经接近了尾声
各支队伍
经过重重考验
终于迎来了
电设校内赛决赛
听说有人很好奇比赛情况
那就跟着小编一起去瞧一瞧吧
决赛
题目
BUCK 降压斩波电路
一、任务
设计出有一定输出电压范围和功能的BUCK降压斩波电路，如下为参考框图。
注：整个系统只能单电源供电。
二、要求
1. 所有输出电流均不小于500mA ；
2. 输入电压为12V时，输出电压能够稳定在5V；
3. 输入电压在12-24V之间变化时，输出电压可以稳定在5V
4. 输入电压为12V时，输出电压可以在3-9V之间变化；
5. 输出电压值由数码管显示，保留小数点后2位；
6. 两按键分别控制输出电压步进增减(步进电压0.1V)；
7. 输出电压值可以保存，调节输出电压值为评委指定值，关机再开机时，电压值仍然不变;
8. 输出电流由 OLED 屏幕进行显示，显示到小数点后２位；
9. 电源纹波：所有测量电压纹波均要求小于10mV，每增加10mV扣2分 ；
10. 输入电压为12V、输出电压为在5V时，输出电流可达到2A。
看完题目后
小伙伴们是否有一丝丝的疑问
不必担心
下面我们将为大家带来详细解析
试题
解析
要求解析
由于整个系统只能单电源供电，而供电电源电压又是12V到24V可调的，所以提醒我们应该考虑是单片机和各个芯片的供电问题。
要求1：输出电压两端接上负载时，负载上流过的电流不小于500mA；
要求2~4：通过设计Buck电路，并由单片机输出不同占空比PWM波，从而控制MOSFET导通关断，使得输出电压可调；
要求5：需要使用单片机的ADC采集功能，并将采集到的电压用数码管显示；
要求6：使用开发板上的按键，通过编写不同按键按下使得PWM波的占空比增减不同的值，实现电压的步进增减；
要求7：使用到板载的EEPROM(24c02)，断电前往里写入比较值，得电后读取比较值，并设置定时器的比较值；
要求8：需要搭建电流反馈和采集电路，同样需要用到ADC采集，并将采集到的电压值计算得到电流值后用OLED屏幕显示；
要求9：需要使用示波器观察输出电压纹波，减小纹波的方法有并联电容、增大PWM波频率；
要求10：这个点其实限制在于我们使用的二极管最大电流是1A的，不能过2A的电流，应该使用 MOFSET代替经典buck电路中的二极管。
电路实现
主电路
回顾我们第四讲培训所讲的Buck电路，以及上面要求10，我们设计主电路如下图：
Q1是开关MOSFET，导通时给L1充电；Q2用到了同步整流作用，当做续流二极管使用，可以降低导通压降，并且可以通过2A以上电流。
驱动电路
由于单片机输出电压无法驱动IRF3205，所以采用IR2104来驱动两个MOSFET。
通过这两部分电路即可实现通过单片机的PWM输出，来控制两个MOSFET的关断。因为IR2104的HO和LO所输出的PWM1和PWM2为互补关系，当Q1开通时，Q2关断，电路处于充电状态；当Q1关断时，Q2开通，电路通过Q2进行放电。此时通过调节单片机输出的占空比即可调节BUCK电路输出的电压大小。
电压反馈电路
由于单片机的ADC采集有允许的电压范围，可以通过选择合适的电阻进行分压，将ADC采集端的最大电压降低在允许的范围内。
电流反馈电路
由于电流检测所用的采样电阻较小，电压也较小，要得到精确的ADC采集，可以使用运算放大器搭建放大电路。选择合适的电阻，确定合适的放大倍数。
程序实现
1、稳压调节
通过电压反馈的ADC采集到的实际电压值与设定电压值进行比较，并通过PID算法计算需要调节的量，然后通过编写一个函数来修改比较值来修改占空比。
2、步进调节
通过实际测量所需步进电压所对应的占空比，然后计算出比较值的步进值，在按键函数里面修改占空比。
3、数码管显示
我们获取的ADC值计算出电压后直接调用之前考核的数码管函数，
4、掉电保存
在掉电前使用EEPROM储存当前的比较值，并在上电的时候读取EEPROM的值，设置ARR寄存器的值。由于我们例程中写入EEPROM的函数只能对顺序u8数据写入，我们应该先把u32的变量(ARR寄存器是32位的)切分放到一个u8的长度为4的数组中。所以在读取的时候也应该先用一个长度为4的u8数组暂存，然后幅值给那个变量。
5、OLED显示
OLED显示也可以参考之前考核的代码，只需要把采集到的电压值计算为电流值，然后使用sprintf()函数转化为字符串，调用OLED_ShowString()显示电流值即可。
看完了解析
相信聪明的小伙伴们已经基本理解了试题
下面带大家看一看决赛当天的
比赛情况吧
各支参赛队伍已就位
比赛
时刻
14个小时过去了……
比赛结束！
参赛人儿们已经很是疲惫了
回去调整调整
以饱满的精神
迎接第二天的测评比赛成果
测评
时刻
本届电设校内赛到此就全部结束了
我们明年再见吧
小编吃饭去啦
电
设
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