基于S3C2440的測試系統數字穩壓電源設計

摘要：通過(guò)對所需求電源的分析，結合嵌入式控制技術(shù)，提出了一種基于S3C2440的測試系統數字穩壓電源解決方案，以及實(shí)現該方案所采用的方法。該系統基于ARM控制技術(shù)，對數據進(jìn)行采樣，運用適當的算法進(jìn)行電壓調節和電路保護，以達到為測試系統提供穩壓電源的目的。設計的系統經(jīng)過(guò)實(shí)際應用，所提供的電源穩定可靠，滿(mǎn)足芯片測試所需電源的要求。在此給出了系統的硬件構架和軟件設計流程圖。
關(guān)鍵詞：S3C2440；測試系統；穩壓電源；ARM

0 引言
直流穩壓電源是一種比較常見(jiàn)的電子設備，一直被廣泛地應用在電子電路、實(shí)驗教學(xué)、科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域。近年來(lái)，嵌入式技術(shù)發(fā)展極為迅速，出現了以單片機、嵌入式ARM為核心的高集成度處理器，并在自動(dòng)化、通信等領(lǐng)域得到了廣泛應用。電源行業(yè)也開(kāi)始采用內部集成資源豐富的嵌入式控制器來(lái)實(shí)現數字穩壓電源的控制系統。數字穩壓電源是用脈寬調制波(PWM)來(lái)控制MOS管等開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)閉，從而實(shí)現電壓電流的穩定輸出。數字穩壓電源還具備自診斷功能，能實(shí)現過(guò)壓過(guò)流保護、故障警告等。
相比之前的模擬電源，數字穩壓電源大大減少了在模擬電源中常見(jiàn)的誤差、老化、溫度漂移、非線(xiàn)性不易補償等諸多問(wèn)題，提高了電源的靈活性和適應性。將SAMSUNG公司的嵌入式ARM處理器S3C2440芯片應用到實(shí)驗室測試系統數字穩壓電源的設計中，采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言，實(shí)現一種以嵌入式ARM處理器為核心，具備PID控制器以及觸摸屏等功能的測試系統數字穩壓電源控制系統。

1 測試系統數字穩壓電源組成及工作原理
數字穩壓電源由主控制器、PWM穩壓電路、電壓電流取樣電路、PID控制器、觸摸屏組成，系統原理框圖如圖1所示。

本電源對輸出的電壓電流信號進(jìn)行采樣，進(jìn)行PID控制，最后輸出PWM驅動(dòng)波形調節輸出電壓。輸出電壓提供給芯片測試平臺，供其測試芯片時(shí)使用。
前端交流電源輸入到整流模塊，經(jīng)整流濾波后輸出平穩的直流電壓。該直流電壓直接輸出至IGBT模塊。高精度A／D轉換器將后端輸出的電壓電流信號由模擬信號量變?yōu)閿底至抗┙oS3C2440進(jìn)行數字PID運算，經(jīng)過(guò)PID控制器運算后，由S3C2440輸出PWM至IGBT，從而構成一個(gè)閉環(huán)控制系統，控制電壓電流穩定輸出，從而實(shí)現數字穩壓電源設計，提供給芯片測試系統使用。ARM控制器通過(guò)觸摸屏實(shí)現人機交互界面，在觸摸屏上設置參數和顯示信息。

2 硬件設計
2．1 ARM控制系統組成
鑒于PID運算和PWM波輸出模塊要求高，通過(guò)考查，選擇SAMSUNG公司的S3C2440，這是一款32位基于ARM920T內核的CPU，擁有高達400MHz的頻率，完全能滿(mǎn)足PID控制器運算的實(shí)時(shí)性要求；16位的定時(shí)器，可實(shí)現精度高達0．03μs的PWM脈沖波，并且有防死區功能；24個(gè)外部中斷源，完全可以滿(mǎn)足對系統外部故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)響應；內部嵌入LCD控制器，并擁有DMA通道，使得電壓電流值能夠實(shí)時(shí)顯示在LCD上，還可以通過(guò)觸摸屏設計一些所需的參數；多達140個(gè)通用I／O口，可以方便地擴展外部接口和設備；擁有8通道多路復用ADC，10位的數字編碼，高達500 kSPS轉換率，滿(mǎn)足了測試系統所需的A／D轉換精度。