基于單片機的智能穩壓電源設計

3.3 開(kāi)關(guān)管控制信號發(fā)生電路

為了精確控制開(kāi)關(guān)電路的電壓輸出，本系統采用脈寬調制的控制方式調節開(kāi)關(guān)管的工作狀態(tài)。8155把單片機的高頻脈沖信號分頻后變成適宜的開(kāi)關(guān)脈沖信號，作為8155的計數脈沖和門(mén)控信號，單片機把給定值與傳感器采集的信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差信號，根據電壓控制算法設置8155產(chǎn)生不同占空比(0～90％)的方波信號，經(jīng)過(guò)光電耦合器控制開(kāi)關(guān)調整電路輸出設定的電壓。8155輸出端與開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行光電隔離，防止來(lái)自開(kāi)關(guān)電源電路的騷擾信號影響單片機系統的正常工作。鑒于受控的開(kāi)關(guān)電路輸出電壓的高精度和快速調整特性，可采用改進(jìn)的PID控制算法，它使得電壓調整快，超調量小，性能穩定。

3.4 監測和保護系統

為了使智能穩壓電源能可靠、安全地工作，本系統設置了多重監測和保護系統，主要包括過(guò)熱保護、過(guò)流保護和短路保護，其中過(guò)熱保護采用中斷方式控制。單片機系統通過(guò)溫度傳感器和電流傳感器檢測開(kāi)關(guān)電路的工作溫度和電源輸出電流，倘若溫度和電流超過(guò)給定值，單片機系統就切斷開(kāi)關(guān)電路激勵信號并啟動(dòng)聲光報警。單片機對短路保護采用電壓和電流雙重檢測，只有當電壓很低，電流很大時(shí)才啟動(dòng)短路保護。

3.5 鍵盤(pán)及顯示電路

智能穩壓電源的鍵盤(pán)與顯示部分裝在儀器操作面板上，由8位LED數碼管，3個(gè)LED指示燈以及16只鍵構成，其中4位數碼管顯示電源電壓，4位數碼管顯示電流，3個(gè)燈作為報警顯示。鍵盤(pán)與顯示電路通過(guò)8155接口電路與8031相接。

4 軟件設計

本系統軟件是由一個(gè)主程序，兩個(gè)中斷服務(wù)程序和一個(gè)子程序組成，它控制著(zhù)智能穩壓電源有條不紊地工作。

主程序流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

在初始化過(guò)程中，先是將8031各個(gè)口復位，然后從EEROM中讀出上次關(guān)機前存入的數據，控制開(kāi)關(guān)電路，并進(jìn)行顯示。初始化完成后，開(kāi)中斷。若有中斷請求則響應，否則進(jìn)行數據采樣并讀給定值，然后進(jìn)行數據處理，若有短路或過(guò)流情況發(fā)生，則調用報警保護子程序，若沒(méi)有短路或過(guò)流情況發(fā)生，則接照電壓控制算法重新設置脈寬，激勵開(kāi)關(guān)電路。兩個(gè)中斷服務(wù)程序分別是過(guò)熱檢測保護報警程序和鍵盤(pán)設定程序，子程序是保護報警程序。

5 結語(yǔ)

本文所設計的智能穩壓電源不僅能作為常規的科研實(shí)驗電源用，而且可以通過(guò)軟件編程的方法使穩壓電源產(chǎn)生連續變化的輸出電壓，作為電子產(chǎn)品(如音響功放等)性能(如零點(diǎn)漂移，動(dòng)態(tài)失真等)測試用電源，從而達到一機多用，提高儀器使用效率的目的。