基于S3C2440的測試系統(tǒng)數(shù)字穩(wěn)壓電源設計

摘要：通過對所需求電源的分析，結合嵌入式控制技術，提出了一種基于S3C2440的測試系統(tǒng)數(shù)字穩(wěn)壓電源解決方案，以及實現(xiàn)該方案所采用的方法。該系統(tǒng)基于ARM控制技術，對數(shù)據(jù)進行采樣，運用適當?shù)乃惴ㄟM行電壓調(diào)節(jié)和電路保護，以達到為測試系統(tǒng)提供穩(wěn)壓電源的目的。設計的系統(tǒng)經(jīng)過實際應用，所提供的電源穩(wěn)定可靠，滿足芯片測試所需電源的要求。在此給出了系統(tǒng)的硬件構架和軟件設計流程圖。
關鍵詞：S3C2440；測試系統(tǒng)；穩(wěn)壓電源；ARM

0 引言
直流穩(wěn)壓電源是一種比較常見的電子設備，一直被廣泛地應用在電子電路、實驗教學、科學研究等諸多領域。近年來，嵌入式技術發(fā)展極為迅速，出現(xiàn)了以單片機、嵌入式ARM為核心的高集成度處理器，并在自動化、通信等領域得到了廣泛應用。電源行業(yè)也開始采用內(nèi)部集成資源豐富的嵌入式控制器來實現(xiàn)數(shù)字穩(wěn)壓電源的控制系統(tǒng)。數(shù)字穩(wěn)壓電源是用脈寬調(diào)制波(PWM)來控制MOS管等開關器件的開通和關閉，從而實現(xiàn)電壓電流的穩(wěn)定輸出。數(shù)字穩(wěn)壓電源還具備自診斷功能，能實現(xiàn)過壓過流保護、故障警告等。
相比之前的模擬電源，數(shù)字穩(wěn)壓電源大大減少了在模擬電源中常見的誤差、老化、溫度漂移、非線性不易補償?shù)戎T多問題，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芯片應用到實驗室測試系統(tǒng)數(shù)字穩(wěn)壓電源的設計中，采用C語言和匯編語言，實現(xiàn)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(tǒng)數(shù)字穩(wěn)壓電源控制系統(tǒng)。

1 測試系統(tǒng)數(shù)字穩(wěn)壓電源組成及工作原理
數(shù)字穩(wěn)壓電源由主控制器、PWM穩(wěn)壓電路、電壓電流取樣電路、PID控制器、觸摸屏組成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

本電源對輸出的電壓電流信號進行采樣，進行PID控制，最后輸出PWM驅(qū)動波形調(diào)節(jié)輸出電壓。輸出電壓提供給芯片測試平臺，供其測試芯片時使用。
前端交流電源輸入到整流模塊，經(jīng)整流濾波后輸出平穩(wěn)的直流電壓。該直流電壓直接輸出至IGBT模塊。高精度A／D轉(zhuǎn)換器將后端輸出的電壓電流信號由模擬信號量變?yōu)閿?shù)字量供給S3C2440進行數(shù)字PID運算，經(jīng)過PID控制器運算后，由S3C2440輸出PWM至IGBT，從而構成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制電壓電流穩(wěn)定輸出，從而實現(xiàn)數(shù)字穩(wěn)壓電源設計，提供給芯片測試系統(tǒng)使用。ARM控制器通過觸摸屏實現(xiàn)人機交互界面，在觸摸屏上設置參數(shù)和顯示信息。

2 硬件設計
2．1 ARM控制系統(tǒng)組成
鑒于PID運算和PWM波輸出模塊要求高，通過考查，選擇SAMSUNG公司的S3C2440，這是一款32位基于ARM920T內(nèi)核的CPU，擁有高達400MHz的頻率，完全能滿足PID控制器運算的實時性要求；16位的定時器，可實現(xiàn)精度高達0．03μs的PWM脈沖波，并且有防死區(qū)功能；24個外部中斷源，完全可以滿足對系統(tǒng)外部故障信息進行實時響應；內(nèi)部嵌入LCD控制器，并擁有DMA通道，使得電壓電流值能夠?qū)崟r顯示在LCD上，還可以通過觸摸屏設計一些所需的參數(shù)；多達140個通用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(shù)字編碼，高達500 kSPS轉(zhuǎn)換率，滿足了測試系統(tǒng)所需的A／D轉(zhuǎn)換精度。