2010年TI杯竞赛：高效数控恒流电源设计详解

本篇报告详细介绍了"高效数控恒流电源"的设计，该系统由恒流源控制电路、DC/DC变换电路和单片机控制部分组成。设计目标是通过精确控制实现恒定的电流输出，适用于电子设备的稳定供电需求。 在恒流源控制电路方面，报告选择了硬件闭环控制方案，利用集成运放的虚短特性，通过取样电阻R1对输出电流进行实时监控。与软件闭环控制相比，硬件方案的优点在于能快速响应电源或负载变化，实现电流的即时稳定。图1展示了硬件闭环稳流电路的设计，它确保了无论电源电压或负载如何变化，电流都能保持恒定。 DC/DC变换电路部分采用了单端正激式设计，能够实现电压的升降压功能，将输入电压范围扩展至8-20V，满足系统对于不同电压输入的适应性。基本的斩波电路原理图（图2）展示了脉宽调制(PWM)工作方式，通过调整占空比D来控制输出电压的平均值，这是高频开关电源设计中的常见策略，因其稳定性及灵活性而被广泛采用。 单片机控制模块的核心是MSP430，它与键盘、DAC和LCD配合，实现了系统的用户交互和显示功能。用户可以通过键盘设置预置电流值，单片机处理后通过DAC转化为电压信号，同时采集实际输出电流并与预设值进行比较，确保输出电流的准确性。 这份设计报告不仅阐述了恒流源和DC/DC变换电路的设计细节，还强调了单片机在系统中的关键作用，以及在选择控制方案时对效率和响应速度的考量。通过这样的设计，可以构建出一个高效、稳定且易于操作的数控恒流电源系统，适合于电子设计竞赛和实际应用中对电流精度要求较高的场合。