47KHZ 的 PWM 信号通过半桥驱动器 IR2104 控制同步整流的升降压电路。 单片机能实时检测电流电压数值并通过其自带的 10 位ADC 反馈到片子内部 进行处理。当放电按钮被按下时同步整流电蕗为降压电路,能输出 1.0 到

2A，0.05A 可调的步进电流形成电流电压闭环控制系统。当充电按钮被按下 时同步整流电路为升压电路,能输出 30V 电压，形荿电压闭环控制系统输 出电压电流，输出电流的设定值都在 12864 液晶通过设置显示根据测试，同 步降压效率为 94%具有充电过压保护功能。

1.1 課题研究的背景

我们生活中使用的 DC/DC 变换器都只能从单一方向进行工作其最根本原因是 功率较大的开关管（像 MOSFT，IGBT）只能处理单一方向上流過的能量而且主电 路上装有二极管，因为其本身的特性导致能量只能朝一个方向流通。现在科技 和社会的发展相当迅速，人们对电源系统提出了更高的要求以适应其在不同工业、 科研环境下需求。在航空航天系统I 类负荷不断电系统中,直流电源变换器有着不可 或缺嘚作用。在要求能充放电的系统比如电动汽车、不允许断电的系统、光伏发 电、航空电力等场合中，要求能量可以双向自由流通而为此做两个电能变换器显 然过于笨重，而且增加了成本双向 DC/DC 变换器(Bi-direCtional DC/DCConverter， BDC)就在这样的背景下应运而生了通过适当的控制，它可以让能量两个方向自由 地流动对比做两个电能变换器，兼顾了变换器的体积、重量还有成本，提高了 效率双向的 DC/DC 变换器完成了两个设备的工作，洏普通的 DC/DC 变换只能完成 能量的单向流动变换器之所以双向流动能量是因为它在原来开关管的基础上并联 了一个快恢复的二极管，让其导通电流本来只能在一个象限工作变成了两个这样 的处理方法好处是不用改变输入和输出电压的极性却能控制电流的流

动方向。图 1.1 是其几種常见的拓扑结构

双向的 DC/DC 变换器是以电力电子技术为基础的产物，在现今国家大力扶持的 航天技术光伏发电技术，电力汽车的背景下它必将蓬勃发展，相信会更多的研 究结果出现在人们的视野中应用前景也会更加广泛。

1.2 课题在实际生产中的应用

双向的 DC/DC 变换器是因为現实需求而被提出的一种模型所以它在某些特定 的领域有着广泛应用。

1.2.1 电力汽车电源管理

电力汽车的储能与电机驱动的关系如图 1.2 所示

圖 1.2 电动汽车驱动系统图

从上图中可以看到，双向的直流变换器、电机还有电池共同组成了这个系统 当汽车运行时：变换器输出的电流与電机的转速存在一定的数学关系，调节变换器 输出的电流大小就能达到控制汽车的行进速度的目的当汽车刹车时，变换器将储 存在电机Φ的机械能变成电能向电池充电；同时调节制动力矩的大小。

电力系统中的负荷有规定I 类负荷是严禁断电的。因为 I 类负荷往往是兵工廠 大型炼钢厂，医院或者具有重大政治意义的单位。如果供电突然中断并且没有备 用电源及时投入可能会对人身造成伤害，或者产苼很严重的经济损失、政治影响 比如医院的手术室，若突然失去供电会影响到手术的进行，无法保障病人生命安 全；再如大型钢铁企業中正在运作的炼钢炉，如果停止对其供电炉中的铁水会 迅速降温凝结，产生废钢而且损坏设备。所以不能中断对其的供电使用雙向的 电能变换器是一种有效避免断电的方法。其示意图如图 1.3 所示

在正常情况下，220V 交流电直接供给负载并且通过变换器给电池充电供電中 断时，将储存在蓄电池中的电能变换器升压再逆变保证负载能正常工作。

1.2.3 太阳能电源系统

长期沿着地球轨道飞行的飞行器需要解决供能问题收集太阳能作为动力是个 可行的办法。航天器靠太阳能板收集能量当飞行器运行到向阳面时，太阳能板工 作此时飞行器的能量来源就靠它，另一方面多余的电能通过变换器降压，将能 量保存在蓄电池中当飞行器运行到背阳面时，太阳能板就无法产生作用叻需要 之前储存在蓄电池里的电能通过变换器升压，给负载供电这种可以双向能量流动 的变换器有效简化了系统的结构，降低了体积囷重量这在航天方面至关重要。

1.3 课题研究的意义

双向的直流电能变换器有着单向变换器所不具备的优点：电流能双象限流动 只要稍加控制功率管的开关顺序，输入电流和输出电流的方向就可以改变它完成 了两个单向电能变换器的工作。若实际应用中需要能量来回传递又对体积、成本 有所要求，那么双向的直流变换器就有用武之地图 1.1 只是简单地介绍了几个非隔 离的双向的直流变换器拓扑结构。它还囿许多带隔离的拓扑每一种拓扑都有各自 的优缺点，所以在使用时要具体情况具体分析，根据实际的要求来选择合适的 拓扑。本次設计是针对 18650 电池充放电的变换器采用了不带隔离的 Buck-Boost。 主要考虑到以下 2 点：（1）对比隔离型的变换器它具有效率高的特点，满足设计 要求；（2）主电路的结构较为简单方便调试，也节省的成本

1.4 课题设计的目的与过程

本次设计的目的在于用平时课堂所学内容以及相关的實践经验完成双向 DC-DC 电源的制作，了解开关电源的发展技术追求和发展趋势做到以下四个方面：①小 型化、轻量化、高频化；②高可靠性；③低噪声；④采用计算机辅助设计和控制。 并巩固电力电子和模拟电子技术中有关开关电源的基础知识能够学以致用，同时 拥有分析囷解决问题的能力以及一定的基于模拟电子技术的研究设计能力。为了 能独立完成相关设计做好铺垫

本设计采用系统硬件和软件编程楿结合的方法，根据设计目标从系统总体的设 计方案和结构框图入手确定主功率电路的整流方式，拓扑结构再根据实际电压 要求计算占空比，进行电路原理图的设计和主要器件的选择在控制电路中要根据 A/D 转换器的控制算法进行数据处理，需要较强的动手能力与编程能仂制作完成 后需要进行测试，掌握科学的测试方法可以提高效率同时分析出现问题的原因， 可以避免重蹈覆辙最终设计出来的成品具有重量轻、效率高、发热量低、性能稳 定等优点。

此次设计涉及到的主要内容有 DC-DC 变换器方案的设计与比较元器件参数值 的计算与选择，程序的设计与编写充放电模式下的仿真以及硬件实物的测试。

通过上述叙述我们对双向的直流变换器的背景，意义还有其发展前景囿了初 步认识并且明确了此次设计的目标和方法。

本文设计用于电池储能装置的双向 DC-DC 变换器 实现电池的充放电功能， 功 能可由按键设萣亦可自动转换。系统结构如图2.1 所示图中除直流稳压电源外， 其他器件均需自备电池组由 5 节 18650 型、容量 mAh 的锂离子电池 串联组成。所用電阻阻值误差的绝对值不大于 5%

图 2.1 电池储能装置的结构图

接通 S1、S3，断开 S2将装置设定为充电模式。

（1）U2=30V 条件下实现对电池恒流充电。充電电流 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，要求充电電流 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大于等于 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%。

（6）断开 S1、接通 S2为放电模式，保持 U2=30±0.5V此时效率大于等于

（7）在满足要求的前提下简化结构、减轻重量，使双向 DC-DC 变换器、测控 电路与辅助电源三部汾的总重量不大于 500g

本系统的设计的目的是为了进行能量的双向传递，而且对效率提出了较高的要 求所以采用了开关电源拓扑结构是比較合适的。开关元件上选用符合耐压值的 MOS管即可因为在较高频率下，大电流的工况下MOS管的导通损耗和开关损耗仍

然能维持在一个较低的沝平控制方面，以单片机为核心通过中断程序分时段采 集并处理从主电路中采集得来的电流电压信息，依据采集得到的信息作出相应嘚反 馈使整个电路运行更加的稳定和智能。除了主电路外还需要（1）放大电路，经 估算采集电压的值分布范围不能覆盖单片机测量電压的大部分区域，所以需要对 采集电压进行适当的放大；（2）辅助电源模块单片机需要5V的电压供电才能工 作；放大电路也需要负电压財能正常工作；（3）按键电路，主要针对设计要求中需 要对电路的工作模式进行转换并且要求可以调整输出电流，这些功能需要通过按 鍵以及配套的程序进行实现；（4）显示模块用于显示设计中各项关键的参数，提示电路的工作状态

关于电池，最优的且最方便的选择昰锂电池通过查阅资料，了解到锂离子是 一种可以反复充电使用的电池对比其它电池，它有如下的优势：（1）它的体积很 小一般常鼡的 18650 为长度 6.5 厘米直径 1.8 厘米的圆柱。而且它的重量也很轻

（2）正常工作时1 节 18650 能提供 3.7V 的电压，通过串联电池可以满足大部分 工作需求。（3）容量大对比其它类型的电池，它具有更高的功率密度（4）充 电时间短，放电时电流也不会很大其容量也不会随使用次数的增加而減少。（5） 无污染有这么多的优点，所以它也受到许多厂商的青睐我们形影不离的手机就 是采用锂电池供电的。当然因为它本身的粅理特性，也有着不可避免的缺点：容 易损坏因此，我们要避免对其过充或者短路给电池增加一个保护板也是不错的 选择。

这次设计Φ我们仍然采用索尼公司生产的18650电池。经查阅手机了解到1 节电池正常工作时提供3.7伏的电压。在充电时电压会升高，一般4.2V是它的极 限图2.2、2.3所示是18650电池的样子和充放电时容量与电压的关系。

题目要求是 5 节串联所以应该得到如下的充电电压关系：

（格式限制 请下载附件）

为是在MOS管上直接反向并联了二极管 蓄流时会自动导通，鈈用考虑反向恢复问 题这样的好处是通断开关管造成的损耗很小。

综合比较选择方案一。

图2.5 带隔离升降压双向直流变换电路图

不带隔離的升降压电路其工作在升压和降压情况下的电路图分别如下所示：

图 2.6 降压电路拓扑

2.5.1 降压电路的工作原理

图 2.7 升压电路拓扑

显然，功率管茬开通和关断下电路会呈现出两种不同的结构。

当开关管闭合时电流从电源流出，经过电感最后到负载（观察到此状态下二 极管是反接的阻断了电流向下的通路）。这个过程中电感储能其电压值是电源 与负载的压差，其值得大小与电感的具体值也有关这个过程中電容承担了滤波的 作用，电容值越大滤波的效果越好，具体的值将在下面的计算中给出

当开关管打开时，负载失去原来的电能供应從图中看，虚线部分被断开电 感因为自身的特性，在其中流过的电流不会瞬间改变会慢慢减少，直至到 0减少 的速度与电感值有关，其计算也在下面给出电流继续流过负载，此时原来的通路 已经不在电流通过蓄流二极管，形成新的通路此时，图中还没带有负载電流 给电容充电。而电容两端的电压即是负载的两端的电压因为选择的电容值一般较 大，所以负载电压也会稳定在一个具体的值

因为开关管是在很高的工作频率下工作的，其关断的频率是毫秒甚至是微秒级 别的负载电壓在这个过程中不断的抬升，直到一个时机电容的放电与电感的充 电达到一种动态的平衡。电压也就维持在一个较为稳定的值附近其徝得大小与控 制开关管的PWM波的占空比有关。因为题目的要求输出电压可调所以还需要对输 出电压进行采集，一般选用的方法是设置单片機的一路进行信息的采集并且对采 集的信息与设定的值进行比较，本身PWM波也是由单片机发出的所以可以直接控 制单片机改变发出PWM波的占空比。这样就形成了一个闭环让输出的电压维持在 题目要求的值附近。

2.5.3 降压电路中电感和电容值的选择

纹波抑制比r在设计电能变换器時是一个至关重要的参数经查阅书本，将r设置 在0.4能让整个电路拥有最优的工作状况影响纹波抑制比的主要因素有两个（1） 电感的电流岼均值即降压电路中的电流的平均值和（2）纹波的峰峰值△ I。设计整 个变换器的时候纹波抑制比应当被首先确定，因为它影响后面电容電感的参数 因为方案中已经给定了确定的PWM频率，我们可以用纹波抑制比来计算出所需电感的数值

计算电感的过程如丅，像上文说的我们先把纹波抑制比设置成0.4。根据题目 要求高压侧的电。电池组两侧的电压?s1=18.5Vf.D分别表示单 片机的PWM波的工作频率、PWM波嘚占空比、高压侧电压、低压侧电压、充电电 流。因为普通二极管在这么高的工作频率会出现问题所以采用肖特基二极管，默 认它的导通压降为0

求电流峰峰值的公式为：

因此得到电感L公式 对于BUCK电路，

电感需要绕线获得无法得到计算值那么精确的电感，此处取大概 200uH 左右嘚电 感

下面开始计算电容值的大小，在（2-9）给出的式子中PWM 一个循环的时间

是 T。5 个 18650 电池串联的电压是 18.5这里默认△ U=0.1,把计算的的参数带入式子得到

电容的值采用1个4700UF，1个1000UF的电容并接入输出端进而滤除了高频和低频的纹 波电压。

将二极管替换成MOS管则可以避免续流二极管因电壓降而导致的功率损耗， 提高能量转换效率用MOS管代替续流管的电路方式叫做同步整流，同步整流的电 路可以实现能量的双向流动实际仩同步整流的BUCK和BOOST具有对称性。

充电时刻30V给18.5V的电池组充电，需要降压整个电路工作在Buck模式， 放电时刻18.5V的电池组作为输入电压，输出30V需要升压，整个电路工作在 Boost模式根据对称性原则，电感和电容遵循BUCK的计算结果即可

经过上面的讨论，本设计采用同步整流的升降压电蕗模型来作为这个设计的主 电路并通过详细的分析计算，确定了电感和电容的取值

本文设计的总体框架如图 3.1 所示，采用 STC 系列单片机作為主控芯片在主 电路外辅以 IR2104 IC 的开关管的驱动电路、能够提供稳定 5V 电源的 7805 芯片、方 便控制转换工作方式的按键电路、用于采样的检测电路囷 12864 液晶显示电路。下

面依次对各个功能部件进行讨论以便得到满意的测试结果

3.2 各部分电路的选择

所有能兼容英特尔 8031 指令的微处理器都统稱为 51 单片机，最初的 8004 经 过 Flash Rom 工艺的进步迅速成为使用最广泛的单片机之一。它在工业生产机 器控制领域有着广泛的应用。而且各个型号の间的片子可以完全兼容在 ARM 和 FPGA 还未普及时，一度占领了微处理器市场的很大一部份额最普通的 51 单片机 一般是 8 位的。

够胜任此次设计的數据处理任务而且其内部的 ADC 是 10 位的，这意味着精度也 比 51 要高好几倍同时内部自带的 PWM 也省去了再自己制作 PWM 波发生电路的 麻烦。

IR2104 的内部电蕗和时序图如图 3.4 所示

降压芯片 7805，是一种能把电压降至稳定 5 伏的芯片从图 3.5 可以看到，要

使它工作起来只需要在输入囷输出端口各并接一个 0.33u 和 0.1u 的电容即可这个 IC 价格十分便宜，功能却很强大不仅能输出 5V,而且内部的电路也十分完善，过 流过热保护都已经集成在内缺点就是存在一定的损耗。因为手头没有 7805 模块芯 片本设计中采用了一块封装与 7805 完全相同的金升阳的电源模块。其应用电路图

方案一：霍尔传感器霍尔传感器有一个闭合的圆环，当有电流从其中流过时

就会感应出霍尔电动势电动势的大小与电流的大小存在一萣的数学关系，而霍尔 元件上产生的电压我们可以通过测量的方式取得知道电压，再通过查表就可以 找到对应的电流。

方案二：分压檢测电路对比采用霍尔传感器，更简单的方式是在需要测量电 流的路径上串联一个小阻值却很精密的电阻比如康铜丝。当电流流过这個电阻 时就会在两端产生压降。测量这个压降值得大小再除以电阻值，就可以很方便 地知道电流的大小这样的方式很简洁，操作起來比较方便也不会给电路增加额 外的重量，有利于更好的完成题目中的各项指标

0.02V 的电压对于 10 位最高能识别 5V 的单片机，不能完全发挥它的各项性能我 们需要对 0.02V 的电压进行放大，使其电压值能尽量覆盖單片机所能测得的范围 这样单片机就能测得更加准确的数据。考虑到要方便单片机采集电压信息我们选 择让输出端的电压经过分压进叺放大电路，放大器的输出端口直接连接 ADC 的端 口

采用 Lm358,它内部含有两个放大器。实际上我们只需要用到一个图 3.6 是它 的引脚图；3.7 是应用电蕗图。

图 3.7 电流检测电路

因为题目中的要求是电流在 1.0 到 2.0A 之间输出最大电流为 2A。我们上面提 到是用分压的方式进行检测提供给单片机的电源是 7805 产生的 5V 电压。所以单 片机能检测到最高的电压也是 5V而 LM358 同样需要 5V 的电压供电，而它与最大 输出的电压之间有 1.2V 的压差由此我们得到：

2A 電流经过 0.02Ω 电阻得到的电压：

上面我们也提到过了，直接测得的电压太小了到时候会不准，所以这个电压设

计一个放大电路电路的放夶倍数不应超过β：

此处根据手头有的电阻材料，而且选择时还要满足对放大器内部来说要少几个 数量级的电阻因为要满足它对外虚断嘚特性。我们选择千欧级别就选 48K 和 1K

因为 ? > ?o , 满足刚才计算的结果。 所以当电流为最大值时运放输出电压为：

刚才已经提到过了，单片機只能检测 5V 的电压而我们发现输入的电压是

30V，所以我们要对输入端的电压进行分压它的关系应该如 3-6 所示

为避免能量的损耗，我们仍然取千欧级别100K 和 10K 是比较恰当的

我们可以简单的算下，10V 的分压时单片机上采集到

电压分压检测电路如图 3.8 所示。

图 3.8 电压检测电路

因为只用到㈣个按键所以在这个设计中，为了省去不必要的麻烦我们就不 采用编码键盘了。四个按键对应它自己的功能并且与单片机的 P2 口中的湔四个接 口分别相对应。只用标注对应的意义就很直观非常的简洁，在板子上焊接 4 个按 键也是非常容易的事情,下面是各个按键对应的意思

K1 为开启/关闭放电功能在发挥功能时候使用

K2 为电池充电/不充电，在基本功能时候使用

K3 为输出电流增加单击一次步进 0.05A，最大加到 2A

K4 为输絀电压减少，单击一次步进 0.05A最少减到 1A（题目要求 1A，此为 拓宽调节范围属于发挥部分“其他”内容）。

本设计采用了 12864 液晶考虑到要显礻的信息较多，平时使用的 1602 液晶可

能不能胜任这样的工作翻看 12864 的数据手册，发现 12864 的液晶的驱动电压很 小几乎与 1602 无异，不用再额外添加驅动电路而且通过它的名字就能猜到它是 由 128*64 的点阵构成，这意味能显示更多的信息在本次设计中，我们需要设计显 示四条信息分别昰设定的电流，输入输出的电压输出的电流。12864 的样子如图

经过上面的论述我们确定了使用 STC12C5A60S2 为主控芯片。用 IR2104 驱动

电路对主电路的 MOS 管进行控制对测得输入输出电压电流经过合理的放大或者分 压再传给单片机自带的 ADC 端口。当按键设定在放电状态时同步整流电路为 BUCK 状态,能输絀 1.0～2.0A，0.05A 步进电流形成电流电压闭环控制系统。当按键设 定在放电状态时同步整流电路为 Boost 状态，能输出 30V 电压形成电压闭环控 制系统。液晶采用 12864 来显示信息总体电路图见附表 A。

C 和汇编都适用于此款单片机汇编语言速度快，但可读性差移植性不好，而 且对没有这方面基础我来说编程很困难；而 C语言洽洽弥补了汇编语言的缺点， 它具有很好的移植性和可读性所以本文设计采用 C 语言编写程序，在 Keil 51 的环 境下对其进行开发

4.1 电压电流双闭环控制算法设计

本次设计要求输出电压应小于 24V，输出的电流已经告知是 1.0~2.0A所以在 设计单片机控制系统中，电压和电流关系应参考图 4.1

图 4.1 电流电压关系

使得输出电流在 2A 范围内，电压在 24V 范围内而在硬件参数固定的情况下， 输出电流电压只与 PWM 波嘚占空比有关所以程序需要当前的电压电流信息与预设 值进行比较，再对 PWM 波的占空比进行控制具体的控制策略如下表 4.1 所示。

表 4.1 针对不對输入电压值和输出电流时PWM 波占空比的控制策略

在主程序中，我们主要处理一些不涉及到与时钟周期会产生矛盾的数据比如 对之前测嘚的数据进行累加并取平均值（这是因为有时候可能因为突发事故测量到 错误的数据，累加取平均能使这种误差变小）显示这些数值，鉯及按键的检测

图 4.2 主程序流程图

按键程序中，设定为按下 K3 的话预设电压就会增加；按下 K4，预设电压就

会降低；按下 K2 的话就能控制开關管驱动电路的工作，而开关管的工作状态决定 了整个电路的工作状态图 4.3 是按键程序的流程框图 。

图 4.3 按键程序的流程框图

因为要采集三個电压信息而单片机的接口又是有限的，我们不能占用太多的

端口可能会导致端口不够用。所以想到用一个端口采用中断的方式对峩们需要 的信息进行采集，分时段进行不同的工作而且我们还要实时的检测采得的数据并 且对输出做出调整，手段就是控制 PWM所以我们還要在中断程序中加入对 PWM 波的占空比增加还是减少写判断语句。

本章通过论述决定采用 C 语言编写程序，并且给出了程序的设计框图针對 按键扫描程序给出了详细的流程框图。考虑到单片机的接口比较少所以必须采用 中断程序来采集题目要求中的三个模拟量，对此也給出了较为详细的流程框图， 且附上了关键程序详细完整程序，见附录 B

本设计是由万用板经雕刻机雕刻后加工的，板子的正反面如图 5.1 所示

(1) 电源：兆信 30/5A 的数显可调线性电源。如图 5.2 所示

(2) 万用表：采用 2 个胜利牌 VC980+数字万用表。

(3) 负载：负载为 100W 50Ω 的环形滑动变阻器

图 5.2 可调压电源

（1）在充电模式下的输出电流，液晶屏上显示的电流值应与电流表上显示的数值相 差在 5%的范围内且在 1.0 到 2.0A 步进可调，步进电流最大为 0.05A

（2）电流变化率，设定输出电流值调整输入电压，其输出电流随输入电压的变 化它体现了电子产品的稳定性能的好坏，电流变化率的數值应越小越好

（3）充电效率：在最大充电电流下，输入功率与输出功率的比值

（4）当检测到电压在 24±0.5V 时，变换器停止工作输出电鋶为 0。

（5）放电时负载测电压维持在 30±0.5V，并测试效率是否达标

5.2.3 测试步骤 第一步：先接上辅助电源，此时板上的液晶亮起； 第二步：接輸出电源此时显示输入电压。接入电池此时显示输出电压；如

图 5.3 接入电源，显示输入电压

第三步：按 k1显示 ON，表示开始充电看有没囿输出电流显示。如果没有多 按几次。（OF 表示关闭充电）如图 5.4 。

图 5.4 显示输入电流

图 5.5 显示电流与实测电流

设置电流和实测电流（A）如表 5.1 所示

表 5.1 设置电流与实测电流

第五步：设定输入电流为 2A，调整输入电压 24 至 36V看電流变化率。如图 5.6 所

示（因为测试电源只有一台，最高只能给到 31V 电压）

（g）输入电压 30V输出电流 2.01A（h）输入电压 31，输出电流 2.01A

图 5.6 调整输入电压输出电流的变化 输入电压与输入电流关系如表 5.2 所示。

表 5.2 输入电压与输入电流

第六步：在输出端串联 5 欧水泥电阻逐渐调大输出电流，测试输出电压在 24±0.5

(a)串入的负载阻值是 4.5Ω（b）当输出电流是 1.23A 时还未触发保护

(a)放电电压和负载电流（b）放电电鋶 图 5.8 放电效率测试

(2) 电流变化率：调整电源输入时电流变化率约为 0

（3）充电效率测试如下表 5.3 所示。

（4）过充保护：设定电流为 1.30 至 1.35A 时输出保护了。

（5）放电效率测试如下表 5.4 所示

（6）双向 DC-DC 变换器、测控电路与辅助电源三部分的总重量不大于 500g。

测试的结果显示本设计较好的唍成了各项指标，但是在放电效率这点上没有 做到指标在控制精度，步进值比预设要求更精细；充电效率满足设计的要求总 体来说,功能比较完善,是符合分析结果的作品。

本次设计采用自带脉冲宽度调制信号的 STC12C5A60S2 单片机发生 47KHZ 的 PWM 信号通过半桥驱动器 IR2104 控制同步整流的升降压电蕗。单片机能实时检 测电流电压数值并通过其自带的 10 位 ADC 反馈到片子内部进行处理。当按键设 定在放电状态时同步整流电路为 BUCK 状态,能输絀 1.0~2.0A，0.05A 步进电流 形成电流电压闭环控制系统。当按键设定在充电状态时同步整流电路为 BOOST 状 态,能输出 30V 电压。

根据测试同步 BUCK 效率为 94%。具有充电过压保护功能 本设计比较顺利地完成了各项指标，主要有以下几点：

1）使用单片对变换器进行控制使变换器的功能多样化；

2）通過液晶的显示各项实时数据，方便用户进行数据的记录

3）可以手动调节变换器的输出，以满足不同的生产需求 不足之处：

1）输出的纹波仍然较大，如果采用更大的电感匹配更加合适的电容，应该可 以把纹波降低到更小的水平

2）如果把板子制成 PCB，整个电路的性能会更加稳定

首先我要感谢我的指导导师，朱老师（这么乱七八糟的论文，让我有点不好 意思打出她名字）这个人是我生平遇见过为数不多充满人格魅力的人她为人真 诚，几乎认真对待每一个人；她精力充沛除了处理平时繁杂的教学任务，她还是 一个毛小孩的妈仿佛有無尽的精力。她节俭但对学生却很慷慨，我和一哥们不 知道到她那儿讹了多少顿饭她耐心，为了我这篇论文能顺利通过她不厌其烦哋 语音我近百条修改意见，虽然我还是没修改好对不起啊，我好羞愧

然后感谢大学陪我一起上课，一起去实验室一起报班辅导的老徐。这个人 喜欢熬夜，痘痘很多脾气也很古怪。很难想象两个脾气古怪的人相处在一起会有 什么样的结果现在看来，结果还不赖峩们一起参加了电子设计大赛（我划 水），虽然没拿奖但是记忆像刀一样刻进了脑子里。一起备战考研他成功被西 安的高校录取，我為他高兴转头就把女朋友送的键盘给他了。虽然有点舍不得 但是我真的高兴啊。还有今天为了修改我的论文，他又陪了我整整一天说不出 的感激。

最后还是想感谢一下已经分手的女朋友不知道谢什么，好像因为她我有长 进一些。

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