一種智能調控開(kāi)關(guān)穩壓電源的設計

1 引言

開(kāi)關(guān)電源由于其小型化、輕量化、高效率、可大量節約能源等特點(diǎn)而被廣泛應用于電子計算機、電視機、郵電通信、軍事裝備、交通設施、儀器儀表、工業(yè)設備等方面[1]。隨著(zhù)集成電路技術(shù)的日益進(jìn)步和開(kāi)關(guān)電源所用功率器件的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源得到了蓬勃的發(fā)展[2]，而怎樣使開(kāi)關(guān)電源在低成本情況下實(shí)現高精度的智能化調控成了人們研究的熱點(diǎn)。本文闡述了筆者所設計的一種智能調控開(kāi)關(guān)穩壓電源。

2 系統硬件設計

2.1開(kāi)關(guān)電源系統

圖1為智能調控開(kāi)關(guān)穩壓電源結構框圖。50Hz 220V交流信號經(jīng)電網(wǎng)濾波器消除來(lái)自電網(wǎng)的干擾（電網(wǎng)濾波器還有防止開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲向電網(wǎng)擴散的功能）進(jìn)入到輸入整流濾波器進(jìn)行整流濾波，變換成紋波較小的直流電壓信號。直流信號通過(guò)變換器轉化成高頻交流信號（變換器還具有輸出與電網(wǎng)之間的隔離作用），經(jīng)輸出整流濾波器轉化成直流電壓V0輸出?？刂齐娐樊a(chǎn)生的脈寬可調的脈沖信號（控制電路也起穩壓作用）經(jīng)驅動(dòng)電路處理后，驅動(dòng)變換器工作[2]。分壓電路實(shí)現了直流電壓Vo與A/D轉換器的模擬輸入電壓范圍的匹配。在開(kāi)關(guān)電源發(fā)生過(guò)壓、過(guò)流或短路故障時(shí)，保護電路對電源和負載起保護作用。輔助電源為控制電路、驅動(dòng)電路等提供直流電源。

2.2單片機系統

圖2為控制系統硬件圖。單片機系統由8031芯片、程序存儲器27128、8D鎖存器74LS373和數據存儲器6264構成[3]。復位電路采用上電復位與按鈕復位組合的形式。AD574、6264、8255的片選端分別由8031的P1.3、P1.4和P1.7控制。復位電路采用上電復位與開(kāi)關(guān)復位組合形式。

2.3數據采集、比較與調控系統

接通電源或按下復位開(kāi)關(guān)后，復位電路產(chǎn)生一個(gè)脈寬大于10ms的正脈沖使8031和8255復位。當8031的P1.5檢測到來(lái)自取樣電路的高電平信號后（有直流電壓Vo輸出時(shí)P1.5一定為高電平），通過(guò)P1.3輸出0信號選定AD574芯片，同時(shí)P1.2和P1.0分別向AD574發(fā)出0信號啟動(dòng)12位A/D轉換。當8031的P1.1檢測到轉換結束的信號后，P1.2再發(fā)出1信號、P1.0發(fā)出0、1信號將轉換結果的高8位和低4位通過(guò)P0口存放在暫存區[4]。當用戶(hù)將所需電壓值由鍵盤(pán)鍵入時(shí)，單片機系統將此電壓值與暫存區的數據進(jìn)行比較分析，然后由P2.6、P2.7輸出一組數字信號通過(guò)調節數字電位器對控制電路產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行脈寬調節，使輸出電壓向鍵入電壓接近。然后8031再重復啟動(dòng)A/D轉換、數值比較和輸出電壓調節過(guò)程，最終使得輸出電壓Vo等于鍵入電壓。

2.4數碼顯示和鍵盤(pán)系統

8255的 PB口經(jīng) 聯(lián)接數碼顯示器的段控制端，PA0~PA4經(jīng)7406聯(lián)接各數碼顯示器的位控制端，由程序采用動(dòng)態(tài)掃描的方法驅動(dòng)數碼顯示器顯示[5]。

8255 的PC0~PC3作行線(xiàn),PC4~PC7作列線(xiàn)組成16鍵開(kāi)關(guān)矩陣。4條列線(xiàn)為掃描線(xiàn)，8255在程序管理下輪流向各列線(xiàn)發(fā)出低電平，4條行線(xiàn)通過(guò)程序確定鍵入的數值。