基于PIC單片機的可編程電源的設計與應用

　　系統按模塊來(lái)分可以分成兩大模塊：

　　電源模塊和單片機控制模塊。電源模塊是以PWM芯片為核心的AC―DC變換器，PWM芯片采用安森美半導體的電流型PWM控制器NCP1200作為控制芯片。單片機控制模塊采用美國微芯公司的PIC16F874作為微控制器，主要實(shí)現電流電壓信號的采樣、顯示、按鍵輸入、串口通信以及為電源模塊提供電壓電流參考等功能。兩個(gè)模塊的關(guān)系可以用圖3來(lái)說(shuō)明。

圖3 工作原理

　　圖3中，電網(wǎng)電壓經(jīng)整流濾波后供給高頻變換電路，由高頻變換電路產(chǎn)生輸出。單片機輸出兩路PWM信號，給電源模塊提供輸出電壓的參考值和電流的限流值，電源模塊按照單片機提供的參考值輸出電壓和限定最大電流。雖然單片機采樣輸出電壓和電流進(jìn)行顯示，但這里單片機并不參與系統的反饋，反饋通過(guò)電源模塊來(lái)實(shí)現（在后面的部分中會(huì )詳細講到）。

　　3 硬件設計

　　3.1 電源模塊電路

　　NCP1200是安森美半導體公司(ON Semiconductor)推出的一款電流型PWM控制器。其應用電路只需要使用很少的外圍元件，使設計更加緊湊。另外，芯片內集成輸出短路的保護電路，使成本可以進(jìn)一步降低。

　　圖4是以NCP1200為控制芯片的電源電路的結構。從圖中可以看到，電源模塊中有兩種反饋類(lèi)型。第一種是輸出電壓反饋，輸出電壓采樣值VSS和單片機提供的設定值進(jìn)行比較，通過(guò)光耦來(lái)控制NCP1200芯片FB腳的電壓，調整DRV腳輸出PWM的脈寬來(lái)控制場(chǎng)效應管的導通和關(guān)斷時(shí)間，從而達到調整輸出電壓值的目的。另一路反饋是電流限流反饋，當采樣到的輸出電流值ISS超過(guò)單片機提供的最大限流值IPWM后，比較器輸出正電壓使得光耦最大導通，將FB腳電壓拉低，使得NCP1200輸出PWM脈寬減小，從而達到限流的目的。當輸出電流小于單片機提供的限流值時(shí)，限流反饋不起作用。

圖4 電源模塊電路結構

　　圖中的輔助電源提供+12 V的電壓，另經(jīng)三端穩壓器件KA7805（圖中未畫(huà)出）產(chǎn)生+5V的電壓，給比較器和單片機控制模塊提供電源。

3.2 單片機控制電路

　　PIC16F874是美國微芯科技公司（Microchip Technology）的一款8位單片機，內置4K×14位的Flash、128字節的RAM和64字節的EEPROM。另外,它具有豐富的外設資源，其內置1個(gè)UART模塊可供串口通信用，2個(gè)CCP模塊可以產(chǎn)生2路獨立、10位分辨率的PWM信號，8路10位的A/D轉換通道。另外，PIC系列單片機的每個(gè)I/O能提供25mA的驅動(dòng)電流，對于LED的接口電路可以省掉外加晶體管的驅動(dòng)電路。

　　單片機控制模塊結構框圖如圖5所示。

圖5 單片機控制模塊結構框圖

　　單片機控制系統的主要接口電路：

　?、?按鍵接口電路。采用暫觸式開(kāi)關(guān)輸入，使用電阻電容去抖。