基于單片機控制的開關(guān)穩(wěn)壓電源設計

　　3.4 保護電路的設計

　　過電流保護是一種電源負載保護功能，以避免發(fā)生包括輸出端子上的短路在內(nèi)的過負載輸出電流對電源和負載的損壞。當電流大于限定值的時候，使用繼電器常閉觸點斷開進行保護。用MSP430單片機控制繼電器的常開常閉的吸合，實現(xiàn)自動恢復電路工作的功能。如圖5所示：

　　4 軟件設計

　　MSP430單片機內(nèi)部具有高、中、低速多個時鐘源，可以靈活地配置給各模塊使用以及工作于多種低功耗模式，大大降低控制電路的功耗提高整體效率；430F449有ADC12模塊能夠?qū)崿F(xiàn)12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換、硬件乘法器以及帶有PWM輸出功能的TIMERA和TIMRB定時器，使得整個電路不需要任何擴展就能完成對電源輸出電壓、電流的實時采集、PI控制、PWM輸出；同時MSP430F449帶有內(nèi)部LCD驅(qū)動模塊，直接將液晶顯示屏連接在芯片的驅(qū)動端口即可，電路結(jié)構(gòu)極為簡單。本設計的軟件采用C語言編寫，整個程序包括的子模塊有：鍵盤控制模塊、A／D電壓和電流采集模塊、PI控制模塊和PWM波發(fā)生模塊等幾個部分，軟件流程圖如圖6所示。

　　鍵盤控制和顯示模塊：通過鍵盤可實現(xiàn)電壓參考值的設定，電壓電流的切換顯示。通過LED實現(xiàn)參考電壓的設定與顯示，通過LCD顯示電壓和電流的采集值。

　　AD電壓和電流采集模塊：通過MSP430單片機的12位A／D轉(zhuǎn)換模塊，對系統(tǒng)輸出的電壓值和負載電流進行采集。

　　PI控制模塊：此模塊用來對系統(tǒng)輸出電壓進行控制，使輸出電壓穩(wěn)定。其控制原理如圖7所示。

　　PWM波發(fā)生模塊：利用MSP430單片機的TimerB定時器的比較功能，產(chǎn)生驅(qū)動MOSFET的信號。

　　5 實驗結(jié)果分析

　　通過單片機MSP430軟件設計，對PI調(diào)節(jié)選定合理參數(shù)及開關(guān)頻率，能達到穩(wěn)壓的效果，使以上前3個指標能達到良好的效果。而能否對紋波電壓限制，主要在于整流濾波電路中電容，因此高耐壓的支撐電解電容的選取是重要的。

　　在選定開關(guān)元件之后，效率主要受開關(guān)頻率的影響、儲能電感的內(nèi)阻以及線路中其他器件損耗影響，因此在器件選取上要注重其損耗的高低。對此系統(tǒng)的進行綜合測試，結(jié)果如表1所示。

　　6 結(jié) 語

　　本開關(guān)穩(wěn)壓電源設計采用低功耗的TI公司的16位單片機MSP430F449片機最小系統(tǒng)板為控制核心，以PWM控制技術(shù)，閉環(huán)PI調(diào)節(jié)，高精度的12位A／D轉(zhuǎn)換為基礎，完成了采樣值顯示與設置電壓值的功能和參數(shù)指標。實驗結(jié)果表明：通過單片機MSP430軟件設計，對PI調(diào)節(jié)選定合理參數(shù)及開關(guān)頻率，能達到穩(wěn)壓的效果。