高效车用DC/DC变换器的设计与研究

论文摘要

目前，供电电源正从集中式供电方式朝分布式供电方式发展。DC/DC变换器正是这种供电方式中使用率最高、最频繁的部件，其电路性能的好坏直接影响整个系统的性能。本文在分析高效车用DC/DC变换器的基础上，设计了一款DC/DC剩余电流检测系统，提出了系统的整体方案和具体的实施方法。首先，文章介绍了目前DC/DC变换器和剩余电流检测系统的发展现状，分析了目前剩余电流检测技术中存在的各种问题。提出将微控制器技术应用于剩余电流检测的设计当中，以提高其智能化水平满足用户的多种需要。本剩余电流检测系统不仅能够检测AC型剩余电流，而且还能够检测A型电流。可以在机旁显示剩余电流大小和试品的动作时间，还可以将检测到的电流、时间等数据通过以太网接口上传到上位机进行相关的分析计算。其次，文章详细阐述了基于DC/DC变换器的微控制器剩余电流检测系统的设计原理和实现方法。在硬件方面，文章首先简要介绍了硬件系统的构成，它主要由单片机控制单元、系统电源模块、显示模块、电流产生模块、电流检测模块、网络通信模块以及其他外围辅助电路等部分组成，接着文章对每一部分的电路设计及其设计方法进行了详细的论述。在软件方面，基于模块化的设计思想，将整个程序的设计按照其所完成的功能划分为系统初始化、数据采集、数据处理、LED数码管显示、档位切换、动作逻辑、外部中断和上位机通信等模块。在文章中分别对这几个模块的程序流程设计及其功能实现进行了详细说明。再次，本文对整个系统的各个模块进行调试，对已经设计好每个模块硬件电路进行现场分析，发现其中的不足与问题。并对于这些出现的问题进行分析，提出相应的解决办法。之后在已经调试好的硬件电路的基础上进行软件调试，分析软件运行中可能出现的情况，采用基于事件和状态机的机制，将各个软件模块进行组合调试，然后进行整体的软硬件调试，并将调试的结果总结、分析，便于对下一步的工作作出指导。最后，本文对整个研制、调试过程进行总结和展望，并指出了本系统当前的存在的问题和下一步要进行的工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 DC/DC 剩余电流检测系统背景及现状
• 1.1.1 DC/DC 剩余电流检测系统的背景
• 1.1.2 DC/DC 剩余电流检测系统的现状
• 1.2 DC/DC 剩余电流检测系统发展趋势
• 1.3 本课题来源及本论文研究的主要内容
• 1.3.1 本研究课题的来源
• 1.3.2 本论文研究的内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 DC/DC 剩余电流基本原理
• 2.1 DC/DC 基本原理
• 2.1.1 DC/DC 的三种常见拓扑结构
• 2.1.2 DC/DC 两种重要的调制方式
• 2.2 剩余电流基本原理及意义
• 2.2.1 剩余电流基本原理
• 2.2.2 检测剩余电流的意义
• 2.3 本章小结
• 第三章 高效 DC/DC 剩余电流检测系统核心模块设计
• 3.1 电源模块设计
• 3.1.1 电源模块设计的基本要求
• 3.1.2 电源模块电路具体实现分析
• 3.2 电流产生模块设计
• 3.2.1 电流产生模块基本要求
• 3.2.2 电流产生电路设计
• 3.3 电流检测模块设计
• 3.3.1 电流检测模块设计要求
• 3.3.2 电流检测软硬件设计
• 3.4 显示模块设计
• 3.4.1 显示模块设计要求
• 3.4.2 显示模块软硬件具体实现
• 3.5 通信模块设计
• 3.5.1 通信模块设计要求
• 3.5.2 通信模块软硬件设计
• 3.6 控制单元模块设计
• 3.6.1 控制单元设计要求
• 3.6.2 控制单元电路实现
• 3.7 本章小结
• 第四章 DC/DC 剩余电流检测系统调试
• 4.1 系统软硬件调试
• 4.2 系统调试总结
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本论文成果总结
• 5.2 下一步工作和前景展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
• 致谢