恒定导通时间控制的高效恒流源系统架构设计与实现
高效恒流恒压源
高效恒流恒压源摘要：本系统是以MSP430F449运算控制核心的输入直流24V，输出直流电流0~2A，输出直流电压5~15V的恒流恒压源。
系统以Buck型DC-DC电路为依托，采用脉宽调制技术（PWM），以FPGA作为PWM波形发生器，通过控制开关管的导通来达到电压转换输出的目的。
利用PID控制算法，使得数控恒压恒流得以快速、精准的实现。
具有较小的电压调整率和负载调整率，人机交互界面友好，较好的完成了要求的一系列指标。
关键词：buck型降压、PID算法、PWM控制一、方案论证与选择（1）系统的总体框架图图1（2）DC-DC电路方案的比较与选择根据题目方框图可知系统核心部分为DC-DC变换器，目前比较成熟的拓扑结构可分为隔离型和非隔离型。
虽然隔离型电路由于变压器的使用使得输入输出具有完全隔离的特点，但是对变压器的要求会比较高，一般自制的普通变压器不能够满足题目中要求的功率输出，且本题供电电压比较安全，已经与市电隔离，所以选择非隔离型。
非隔离型电路中不使用变压器，主要包括Boost升压型、Buck降压型、逆向变换Buck-Boost电路、升/降压斩波Cuk电路。
图2 Boost 升压电路图3 Buck降压型图4 Boost-Buck 电路图5 Cuk电路1)Boost升压电路。
其电路拓扑结构如图5。
电路的开关管和负载构成并联。
在S通时，电流通过L平波，电源对L充电。
当S断时，L向负载及电源放电，输出电压将是输入电压Ui+UL，因而有升压作用。
2)Buck降压型电路，其电路拓扑结构如图6。
在开关管S通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当S关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连续。
输出电压因为占空比作用，不会超过输入电源电压。
3)Buck-Boost电路，拓扑结构如图7。
S通时，输入电源仅对电感充电，当S 断时，再通过电感对负载放电来实现电源传输。
所以， L是用于传输能量的器件，容易发生磁芯饱和等现象。
基于单片机的高稳定数控恒流源的设计与实现
１系统原理介绍
设 计 的高精 度数 控恒流 源 ，由 电流 源模 块 、测量模块 、电源模块和数控模块构成 ，以 压控恒流源 为核 心，用 单片机控 制高精 度 Ｄ／ Ａ 输 出 的 电压 值 送 入 电流 源 模 块 ，可 完 成 对 输 出 电流 的精密控制 ，其 中电流源模块采用运算放 大器和大功率管构成 的自举反馈式 电路 ，稳定
出 电流 ， 形 成 一 个 闭 环 形 式 的 控 制 系统 ， 使 输 出 电 流 更 加 稳 定 ， 本 系统 已用于 恒流驱 动 的 “ 高性 能 数 控 安 培 力 教 学 演 示 仪 ” ， 取 得 了很 好 的预 期 效 果 。
回
三极管 Ｉ 。 Ｉ 。 ，所 以 电
位 串行模式的 Ａ／ Ｄ芯片 ，内置有 ２ ． ５ Ｖ基准源 ， 有效 的减少 了外 围电路及控制 引脚 ，提 高了系 统 的稳定性 。
输 出电流和增大输 出电阻，改进 了恒流特性 ，
实现高精度 的恒流输出 。
２硬件设计
２ ． １单 片机 系统 单 片机系统是该恒 流源 的核 心控制模块 ，
运 算 放 大 器 Ｕ１的 ６脚 与 三极 管 Ｏｌ的基 极 相 连， ２脚 与 Ｑｌ的 发 射 极 和 Ｒ５ 相 连 ，形 成 了一 个 小 电 流 恒 流 电 路， 电 流 Ｉ 。 ＝ Ｕ。 ｃ ／
，
时采 集输 出 电流模 拟量 ，经单 片 机 分析 处理 ， 实时动 态控 制其输
恒流 源是 能够 向 负载提供 恒 定 电流 的 电源 ，应 用 十分 广泛 ， 本文 介 绍一款 高稳 定 的数控 恒 流 源 的 设 计 与 实 现 该 恒 流 源 以 Ｓ Ｔ Ｃ １ ２ Ｃ ５ Ａ ６ ０ Ｓ ２单 片机 为控 制 器， 通 过 键 盘设 置 恒 流 源 输 出 电 流
一种适用于恒定导通时间控制的高性能定时器电路
—
ｔ ｒ ｉ ｈ ｓ ｉ ｎ ｔ ｉ ｍｅ
ｐ ｐ ｒｃ ｎ ａｗ ｙ ｕ ｒ ｎｅ ｈ ｉｈ ｐ ｅ ｉｉｎ ｔ ｎ Ｂｅ ａ ｅ ｏ ｈ ｉ ｎ ｆｔ ｓ ｉ ｖ ｒｅｙ ｐ ０ ０ ｔｏ ａ ０ ｔ ａ ｅ ａ ｌ ａ ｓｇ ａ ａ ｔｅ ｔ ｅ ｈ ｇ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｃ ｕｓ ｆｔ ｅ ｔｍｉ ｇ ｏ ｉ ｉ ｎ ｅ ｓ ｌ ｒ ｐ ｒｉ ｎ ｌｔ ｈｅ ｏ ｍｉ ｍｅ
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时器 开 始计 时 。 当 Ｏ ＿ ｉ ｅ 定 时 器计 时 时 间达 到 ｎ Ｔｒ ｒ ｎ
具 有高 的转 换效 率 等优 点而 被 广泛地 应 用 。 开 启 时 间定 时 器 （ ｎ Ｔｍｅ ） Ｃ Ｔ控 制 模 式 Ｏ —ｉ ｒ 是 Ｏ 的核心 模块 电路 ，决定 着功 率管 的导通 时 间 。传 统
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电子设计大赛-高效数控恒流电源
电子设计大赛-高效数控恒流电源高效数控恒流电源摘要随着信息时代的飞速发展，电源设备也逐渐向数字化的方向发展。
电流源可以看作输出电压随着负载而变化，保证负载中的电流恒定不变。
本设计根据题目要求，采用以TI低功耗单片机MSP430F247为核心控制电路，开关电源控制芯片TPS5430作DC-DC变换电路。
该电路系统具有效率高、输出稳定、电流步进小、输出电流纹波小等特点，具有输入过压、输入欠压和输出过压保护功能，在故障排除后并能自动恢复。
本设计采用彩色液晶显示、红外遥控，控制方便且具有环境温度检测和显示时间等功能。
关键词：MSP430F247 TPS5430 高效率彩色液晶红外时钟温度检测目录1.前言 (1)2.总体方案设计 (1)1.1系统框图 (1)2.1方案论证与比较 (1)2.1.1 主控电路CPU选择 (1)2.1.2 恒流源的设计 (1)2.1.3 输出过压保护控制 (2)2.1.4控制电路电源 (2)2.1.5显示模块 (2)3.单元模块设计及理论分析 (2)3.1 DC-DC控制电路 (2)3.1.1．PWM芯片介绍 (3)3.1.2．主电路描述： (3)3.1.3．电路输出及器件参数计算： (3)3.2 AD和DA电路 (4)3.2.1AD采样电路 (4)3.2.2 DA输出电路 (5)3.3 保护模块 (6)3.3.1输入过压和欠压保护 (6)3.3.2输出过压保护及自动恢复 (6)3.4控制电路供电系统。
(7)3.4.1 CLM7660正负电压转换。
(8)3.5人机互换显示控制 (8)3.6 其它 (9)4.提高效率(加入功耗计算各模块，各芯片器件功耗) (9)5.程序设计 (10)6.系统测试 (12)6.1测试方案 (12)6.2测试环境和仪器 (12)6.3测试数据 (12)7．总结 (13)9．参考文献 (13)1.前言现今社会，电源设备智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，电源设备的性能备受人们的关注，尤其是效率和稳定性。
单片机恒流源电路
单片机恒流源电路单片机恒流源电路是一种常用的电子电路设计，用于控制电流的稳定输出。
它在各种电子设备中广泛应用，例如LED照明、电动车充电器等。
本文将介绍单片机恒流源电路的工作原理、设计方法和应用领域。
一、工作原理单片机恒流源电路的主要原理是通过单片机控制电流源的输出电流，使其保持恒定。
具体来说，它通过对电流源的电流进行反馈控制，实现对输出电流的精确调节。
一般情况下，单片机通过比较输入电流和设定电流的大小，控制电流源的导通和截止，从而实现电流的稳定输出。
二、设计方法设计单片机恒流源电路时，需要考虑以下几个方面：电流源的选择、反馈电路的设计和单片机程序的编写。
1. 电流源的选择：常见的电流源包括二极管、晶体管和集成电路等。
选择合适的电流源需要考虑到输出电流的范围和精度要求。
2. 反馈电路的设计：反馈电路主要用于检测输出电流并将其反馈到单片机。
常用的反馈电路包括电流采样电阻、差动放大器和比较器等。
设计反馈电路时需要考虑电流采样的准确性和响应速度。
3. 单片机程序的编写：编写单片机程序需要根据具体的芯片型号和开发环境。
主要包括对输入电流的采样、与设定电流进行比较和控制电流源的开关等。
三、应用领域单片机恒流源电路在各种电子设备中都有广泛应用。
以下是几个常见的应用领域：1. LED照明：LED是一种常见的照明光源，但它的亮度和寿命很大程度上取决于电流的稳定性。
通过使用单片机恒流源电路可以实现对LED驱动电流的精确控制，从而提高LED的亮度和寿命。
2. 电动车充电器：电动车充电器需要提供稳定的充电电流，以保证电池的安全充电。
单片机恒流源电路可以实现对充电电流的精确控制，从而提高电池的充电效率和寿命。
3. 太阳能充电器：太阳能充电器可以将太阳能转换为电能进行充电。
但是太阳能的输出电流会受到环境光照强度的影响，因此需要使用单片机恒流源电路来保持充电电流的稳定。
四、总结单片机恒流源电路是一种常用的电子电路设计，通过单片机控制电流源的输出电流，实现对电流的稳定调节。
DC-DC中恒定导通时间控制模式(COT)介绍
iCr
若 Cr 上两端的电压降VCr 相比输出电压 Vout 很小，即Vout Vcr ，亦即 电容 Cr 两端产生的纹波峰峰值相对输出电压 Vout 很小，要满足此条件，必 须充电时间常数 RrCr Ton 。则：
Vin-VB Rr
VB =Vout VCr Vout
则输出电流为：
Z Cac R1/ / R 2 / / Ri1 Z Cr Z Cac R1/ / R 2 / / Ri1
计算容抗 Z Cr , Z Cac 时，取 DC-DC 开关频率 Fsw。 如果 iCr iCac ，流过 Rr 的电流，几乎全流过 Cr，Cr 被充电，两端的电压 开始上升。充电电流大小为：
DC-DC 恒定导通时间控制模式（COT）介绍
TCL 多媒体研发中心设计 5 所 贺顺亮 hesl@
近年来，很多 DC-DC 厂家推出了恒定导通时间控制模式（COT）的 DC-DC，本文试图剖析这种控制模式的原理，帮助设计人员正确使用这种控 制模式。 如下图 1 所示，为传统恒定导通时间 DC-DC 电路结构。U1 为恒定时间 产生器，U1 的输入为 Vin 和 Vout。Vout 经过电阻 R1 和 R2 分压，得到反馈 电压VFB ，被送到比较器 U2 的反相输入端，比较器 U2 的同相输入端为参考 电平VREF ,比较器 U2 的输出连接到与门 U4 的一个输入端。 与门 U4 的另外一 个输入端为最小关断时间产生器 U3 的输出端（后面介绍最小关断时间产生 器） 。与门 U4 的输出端连接到 RS 触发器 U5（关于 RS 触发器，请见附录 1） 的置位端 S， RS 触发器 U5 的复位端 R 接收恒定时间产生器 U1 的输出信号。 RS 触发器 U5 的输出 Q 一方面送给 MOS 驱动器 U6，另一方面又反馈回恒 定计时器 U1 和最小关断时间产生器 U3。ESR 为输出电容 Co 的等效串联电 阻。
毕业设计(论文)-高效率恒流源电路的设计
毕业设计（论文）-高效率恒流源电路的设计泉州师范学院题目高效率恒流源电路的设计物信学院电子信息科学与技术专业 07级 1 班学生姓名学号指导教师职称教授完成日期 2011年4月教务处制1高效率恒流源电路的设计物信学院 07级电子信息科学与技术指导教师教授【摘要】本文设计并制作了由DC-DC变换器为核心的开关稳流电源。
该稳流电源可对手机锂离子进行充电～采用电流型脉宽调制器UC3843作为核心器件～实现输出电流可调的开关稳流电源电路～同时采用单片机C8051F410进行程控～使开关稳流电源具备更加完善的功能。
【关键词】 UC3843 ,DC-DC变换器 ,PWM, 单片机C8051F4102引言 ..................................................................... ........................................................................ . (4)1. 系统设计 ............................................................................................................................................. (4)1.1系统设计任务 ..................................................................... (4)1.2系统设计的基本要求 ..................................................................... (4)1.3系统设计方案 ..................................................................... . (4)1.3.1 DC/DC 变换器电路拓扑结构论证 ..................................................................... (4)1.3.2微控制器电路方案论证 ..................................................................... .. (4)1.3.3 系统设计框图 ..................................................................... ..................................................... 5 2. 硬件电路设计及工作原理 ..................................................................... .. (5)2.1主器件的介绍 ..................................................................... (5)2.1.1电流型脉宽调制器UC3843简介 ..................................................................... (5)2.1.2 DC-DC变换电路设计 ..................................................................... (7)2.2元件参数选择 ..................................................................... (7)2.2.1 储能电感 ..................................................................... . (7)2.2.2 续流二极管 ..................................................................... (7)2.2.3 功率开关管 ..................................................................... (7)3. 数据测量及数据分析 ..................................................................... (7)3.1测试仪器 ..................................................................... ........................................................................ .. 73.2测试方法 ..................................................................... ........................................................................ .. 73.3数据测试 ..................................................................... ........................................................................ .. 83.4数据分析 ..................................................................... ........................................................................134. 设计总结 ..................................................................... ........................................................................ (13)致谢 ..................................................................... ........................................................................ .. (13)参考文献 ..................................................................... ........................................................................ (13)附录: .................................................................... ........................................................................ .. (15)3引言随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备为人们生活带来了极大的便利，而电子设备都离不开可靠的电源，而稳流电源在工作时产生的误差直接影响着电池的使用寿命，导致影响整个系统的稳定性。
恒定导通时间控制buck变换器的建模研究及优化设计
华中科技大学硕士学位论文摘要为了保证便携式电子设备高效、稳定地工作，其电压调节模块需要快速的瞬态响应速度和高轻负载效率。
恒定导通时间控制（Constant on time，COT）技术作为一种变频控制方式，因其瞬态响应速度快以及轻载效率高等优点，被广泛应用于负载点转换器和电压调节器中，但COT控制存在着稳定性和开关频率变化范围过大的问题。
精确的小信号模型对于研究DC-DC变换器的稳定性具有十分重要的作用，文献中只研究了电阻负载下COT控制Buck变换器的建模与稳定性问题，本文基于描述函数法建立了电流模COT控制和基于纹波的COT控制Buck变换器在电流源负载下的小信号模型，模型从低频一直到1/2开关频率处都与实际情况吻合。
并将它们与电阻负载下的模型进行了对比研究。
根据建立的模型讨论了COT控制Buck变换器稳定性设计步骤和设计方案。
基于PLL的频率锁定技术在解决COT控制DC-DC变换器开关频率变化范围过大方面有很多优点。
但不合适的PLL环路设计，会导致占空比抖动、更高的输出电压纹波，甚至引起参考频率失去跟踪，并最终丧失使用PLL环路的所有好处，而这个问题在文献中还没有很多系统性的研究，因此，本文基于描述函数法建立了基于PLL的COT控制变换器中锁相环环路在CCM模式和DCM模式下的小信号模型，研究了由参数变化引起的稳定性问题，并基于导出的模型，对自适应带宽的锁相环环路结构进行了验证。
关键词：恒定导通时间控制；描述函数法；稳定性；开关频率；锁相环华中科技大学硕士学位论文AbstractIn order to guarantee portable electronic devices working efficiently and reliably, the voltage regulation module should work with fast transient response and high light-load efficiency. Constant-on-time (COT) control, which is a kind of PFM control technique, has advantages of fast transient response speed and high efficiency and is widely used in point-of-load converters and voltage regulators. But there are some problems in the system stability and switching frequency range of COT control.The accurate small-signal model plays an important role in studying the stability of DC-DC converter. In the previous literature, the modeling and stability analysis of COT-controlled Buck converter is conducted under resistive load. In this paper, based on the description function method, a small signal model of current mode COT control and ripple-based COT control Buck converter under current source load is established, and the model is accurate up to the frequency of 1/(2T CLK). Then, the current source load model is compared with the the resistive load model. Based on the derived model, the design schemes of the stability of COT control Buck converter are discussed.PLL-based frequency locking technology has many advantages in solving the wide range of the switching frequency of the DC-DC converter. But an inappropriate PLL loop design will result in duty cycle jitter, higher output voltage ripple, and even cause the lost tracking to the reference frequency, and eventually lose all the benefits of using the PLL loop, but this problem has not been systematic studied in the previous literature. Therefore,华中科技大学硕士学位论文in this paper, a small signal model of PLL in CCM mode and DCM mode is established based on the description function method. The stability problem caused by parameter change is studied in PLL-based COT control converters. And based on the derived model, an adaptive bandwidth phase-locked loop structure is verified.Key words：Constant on time；Describing function method；Stability；Switching frequency；PLL华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract............................................................................................................. I I 1 绪论1.1 论文研究背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 论文的主要内容和安排 (5)2 COT控制Buck变换器的小信号建模研究2.1 Buck型DC-DC变换器小信号建模方法回顾 (7)2.2 电流模COT控制Buck变换器的建模研究 (14)2.3 基于纹波的COT控制Buck变换器建模研究 (25)2.4 本章小结 (45)3 COT控制Buck变换器的开关频率稳定性研究3.1 研究现状 (46)3.2 CCM模式下锁相环环路建模 (52)3.2 DCM模式下锁相环环路建模 (58)3.3 锁相环环路设计 (65)3.4 自适应带宽锁相环 (69)3.5 本章小结 (72)4 总结和展望4.1 总结 (73)4.2 展望 (74)致谢 (75)参考文献 (76)华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 论文研究背景和意义电源作为所有电子设备的“心脏”，担负着给各个模块供电的任务，在电子产品中有着举足轻重的地位。
高效率恒流源控制电路的设计
泉州师范学院毕业论文（设计）题目高效率恒流源控制电路的设计物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业07 级 1 班学生姓名黄田耀学号070303028指导教师袁放成职称教授完成日期2011.4教务处制高效率恒流源控制电路的设计物理与信息工程学院电子信息科学与技术 070303028 黄田耀指导老师袁放成教授【摘要】本文设计了由单片机C8051F410为核心的高效率恒流源控制电路，该控制电路可以实现开关稳压电源输出恒定电流。
开关稳压电源的电流可在200mA到600mA间进行设置调节，设置调节电流是通过按键控制实现。
输出电流和预设的电流还可以通过LCD显示屏显示出来。
【关键词】数字电位器；C8051F410；恒流；程序模块目录引言 (4)1. 总体方案设计 (4)1.1系统设计 (4)1.2 系统设计的基本要求 (4)2. 单片机控制电路的设计 (4)2.1 单片机C8051F410介绍 (4)2.2 单片机内部的模/数转换器 (6)2.3 单片机内部的数/模转换器 (7)2.4 I2C总线的介绍 (7)2.5单片机最小系统电路设计 (8)2.6 数字电位器X9241的介绍 (8)2.7 数字电位器的电路设计 (12)2.8 显示电路的设计 (12)2.9 按键的设置 (12)3. 单片机控制程序的设计 (13)3.1 AD子程序的流程图 (13)3.2 数字电位器的子程序 (13)3.3总体设计程序 (14)4. 数据测量及数据分析 (16)4.1测试仪器 (16)4.2数据测试 (17)4.3数据分析 (18)5. 设计总结 (18)致谢 (18)附录PCB原理图和程序 (19)引言随着现代科学技术的迅速发展，电子产品的发展速度也是相当的迅速，现在电子产品已经走进各家各户。
随着电子厂家的增多，电子产品的普及，并且很多电子产品都要用到可充电池。
但是不同的厂家生产的电池型号不同，充电电流电压都不一样。