MSP430系列單片機是美國TI公司生產的新一代16位單片機，是一種超低功耗的混合信號處理器(MixedSignal Processor)，它具有低電壓、超低功耗、強大的處理能力、系統工作穩定、豐富的片內外設、方便開發等優點，具有很高的性價比，在工程控制等領域有著極其廣泛的應用范圍。開關Boost穩壓電源利用開關器件控制、無源磁性元件及電容元件的能量存儲特性，從輸入電壓源獲取分離的能量，暫時把能量以磁場的形式存儲在電感器中，或以電場的形式存儲在電容器中，然后將能量轉換到負載。對DC—DC主回路采用Boost升壓斬波電路。

2 系統結構和總設計方案

本開關穩壓電源是以MSP430F449為主控制器件，它是TI公司生產的16位超低功耗特性的功能強大的單片機，其低功耗的優點有利于系統效率高的要求，且其ADCl2是高精度的12位A／D轉換模塊，有高速、通用的特點。這里使用MSP430完成電壓反饋的PI調節；PWM波產生，基準電壓設定；電壓電流顯示；過電流保護等。

系統框圖如圖1所示。

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3 硬件電路設計

3．1 DC／DC轉換電路設計

系統主硬件電路由電源部分、整流濾波電路、DC／DC轉換電路、驅動電路、MSP430單片機等部分組成。交流輸入電壓經整流濾波電路后經過DC／DC變換器，采用Boost升壓斬波電路DC／DC變換，如圖2所示：

根據升壓斬波電路的工作原理一個周期內電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：

式(2)中：C為電容的值；D1為占空比；TS為MOSFET的開關周期；I0為負載電流；V’為輸出電壓紋波。

3．2 采樣電路

采樣電路為電壓采集與電流采集電路，采樣電路如圖3所示。其中P6．O，P6．1為MSP430芯片的采樣通道，P6．O為電壓采集，P6．1為電流采集。

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電壓采集 因為采樣信號要輸入單片機MSP430內部，其內部采樣基準電壓選為2．5 V，因此要將輸入的采樣電壓限制在2．5 V之下，考慮安全裕量則將輸入電壓限制在2 V以下，當輸入電壓為36 V時，采樣電壓為：12／(12+200)×36=2．04 V，符合要求。

電流采集 采用康銅絲進行采集。首先考慮效率問題，康銅絲不能選擇過大，同時MSP430基準電壓為2．5 V，且所需康銅絲需自制。考慮以上方面在康銅絲阻值選取上約為O．1Ω。3．3 PWM驅動電路的設計

電力MOSFET驅動功率小，采用三極管驅動即可滿足要求，驅動電路如圖4所示。

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由于單片機為弱電系統，為保證安全需要與強電側隔離，防止強電側的電壓回流，燒壞MSP430，先用開關光耦進行光電隔離，再經三極管到MOSFET的驅動電路IR210l。MSP430產生的PWM波，經過光耦及后面的IR2101芯片，在芯片的5管腳輸出的PWM波接到MOS—FET的門極G端，使其工作。IR2101是專門用來驅動耐高壓高頻率的N溝道MOSFET和IGBT的。它是一個8管腳的芯片，其具有高低側的輸出參考電平。門極提供的電壓范圍是10～20 V。

3．4 保護電路的設計

過電流保護是一種電源負載保護功能，以避免發生包括輸出端子上的短路在內的過負載輸出電流對電源和負載的損壞。當電流大于限定值的時候，使用繼電器常閉觸點斷開進行保護。用MSP430單片機控制繼電器的常開常閉的吸合，實現自動恢復電路工作的功能。如圖5所示：

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4 軟件設計

MSP430單片機內部具有高、中、低速多個時鐘源，可以靈活地配置給各模塊使用以及工作于多種低功耗模式，大大降低控制電路的功耗提高整體效率；430F449有ADCl2模塊能夠實現12位精度的模數轉換、硬件乘法器以及帶有PWM輸出功能的TIMERA和TIMRB定時器，使得整個電路不需要任何擴展就能完成對電源輸出電壓、電流的實時采集、PI控制、PWM輸出；同時MSP430F449帶有內部LCD驅動模塊，直接將液晶顯示屏連接在芯片的驅動端口即可，電路結構極為簡單。本設計的軟件采用C語言編寫，整個程序包括的子模塊有：鍵盤控制模塊、A／D電壓和電流采集模塊、PI控制模塊和PWM波發生模塊等幾個部分，軟件流程圖如圖6所示。

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