基于單片機的智能穩(wěn)壓電源設(shè)計

3.3 開關(guān)管控制信號發(fā)生電路

為了精確控制開關(guān)電路的電壓輸出，本系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制的控制方式調(diào)節(jié)開關(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關(guān)脈沖信號，作為8155的計數(shù)脈沖和門控信號，單片機把給定值與傳感器采集的信號進行比較，產(chǎn)生誤差信號，根據(jù)電壓控制算法設(shè)置8155產(chǎn)生不同占空比(0～90％)的方波信號，經(jīng)過光電耦合器控制開關(guān)調(diào)整電路輸出設(shè)定的電壓。8155輸出端與開關(guān)電路進行光電隔離，防止來自開關(guān)電源電路的騷擾信號影響單片機系統(tǒng)的正常工作。鑒于受控的開關(guān)電路輸出電壓的高精度和快速調(diào)整特性，可采用改進的PID控制算法，它使得電壓調(diào)整快，超調(diào)量小，性能穩(wěn)定。

3.4 監(jiān)測和保護系統(tǒng)

為了使智能穩(wěn)壓電源能可靠、安全地工作，本系統(tǒng)設(shè)置了多重監(jiān)測和保護系統(tǒng)，主要包括過熱保護、過流保護和短路保護，其中過熱保護采用中斷方式控制。單片機系統(tǒng)通過溫度傳感器和電流傳感器檢測開關(guān)電路的工作溫度和電源輸出電流，倘若溫度和電流超過給定值，單片機系統(tǒng)就切斷開關(guān)電路激勵信號并啟動聲光報警。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，電流很大時才啟動短路保護。

3.5 鍵盤及顯示電路

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

4 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件是由一個主程序，兩個中斷服務(wù)程序和一個子程序組成，它控制著智能穩(wěn)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

在初始化過程中，先是將8031各個口復(fù)位，然后從EEROM中讀出上次關(guān)機前存入的數(shù)據(jù)，控制開關(guān)電路，并進行顯示。初始化完成后，開中斷。若有中斷請求則響應(yīng)，否則進行數(shù)據(jù)采樣并讀給定值，然后進行數(shù)據(jù)處理，若有短路或過流情況發(fā)生，則調(diào)用報警保護子程序，若沒有短路或過流情況發(fā)生，則接照電壓控制算法重新設(shè)置脈寬，激勵開關(guān)電路。兩個中斷服務(wù)程序分別是過熱檢測保護報警程序和鍵盤設(shè)定程序，子程序是保護報警程序。

5 結(jié)語

本文所設(shè)計的智能穩(wěn)壓電源不僅能作為常規(guī)的科研實驗電源用，而且可以通過軟件編程的方法使穩(wěn)壓電源產(chǎn)生連續(xù)變化的輸出電壓，作為電子產(chǎn)品(如音響功放等)性能(如零點漂移，動態(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。