【TI首届低功耗设计大赛】基于MSP430FR5969的燃料电池在线监测系统

shenxue68

【TI首届低功耗设计大赛】基于MSP430FR5969的燃料电池在线监测系统 [复制链接]

这学期忙着找工作，项目也没来得及做完，当时和同学@yinyue01一起参加了TI首届低功耗设计大赛和OPEN1081试用活动，最后一起设计了硬件电路，上传一下完成的部分：
基于MSP430FR5969的燃料电池在线监测系统.pdf (721.93 KB, 下载次数: 36)

2015-1-5 15:08 上传

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为了实时监测燃料电池的电压和输出功率，我们拟设计基于MSP430FR5969的燃料电池实时监测系统，燃料电池产生的电压经能量收集电路为MSP430FR5969供电，MSP430FR5969实时采集燃料电池输出的电压、电流、功率，以便深入分析燃料电池性能。

正常情况下，燃料电池的开路电压约为1V；我们以TI公司的BQ25504 超低功耗DC-DC Boost转换器为核心构成能量收集板对电池的输出电压进行放大，实现稳定对外输出。 BQ25504可满足超低功率应用的需要，能够在VIN低至 330mV 时启动，并且一旦启动，能够在VIN = 80 mV 持续采集能量；其内部集成了动态最大功率点跟踪（MPPT），可优化至器件的功率传输，并可将能量存储在充电电池中，用于持续供电。

经过能量收集板后，燃料电池的开路电压被放大为原来的 3 倍，约为3V，并且输入电压在一定的范围内（0.8～1.5V）时，J2口的输出电压可被稳定在 3V 左右，如下图所示，该电压可用于在线监测系统供电。

信号调理电路实现电流和电压的采集，电压采集采用跟随器电路，V_out连接到MSP430FR5969的P4.2口，如下图所示：

电流采集电路实现将电流转换为合适的电压信号输入MSP430FR5969，使其满足ADC采样和后处理的要求。信号调理电路包括I-V转换、低通滤波、程控放大和限幅电路，如下图所示。

需监测的燃料电池输出的电流为直流，mA级别。T1为穿心式直流小电流互感器，其二次侧电流经U1构成的I-V转换电路转换为电压V1，C1主要起相位补偿作用；V1经由U2A构成的二阶低通滤波电路滤除交流成分；V2经由U3构成的程控放大电路转换为适当的电压V3，U3由MSP430FR5969的P3.5和P3.6口控制；V3经过电压跟随器减小输出阻抗，连接到P4.3口进行ADC采样。D5和D6对P4.3口输入电压进行限幅，以免损坏MCU。

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