基于單片機控制的程控開關(guān)電源研究

2.2單片機產(chǎn)生PWM信號算法設(shè)計
PWM信號頻率和調(diào)整的分辨率在很大程度上決定開關(guān)電源的工作性能。在兼顧頻率和分辨率的情況下,單片機輸出PWM信號的頻率選為30 kHz。為了得到較好的效果,應(yīng)盡可能地提高單片機的運行速度,可將單片機的晶體振蕩器選擇為38 MHz，機器周期設(shè)定為6個時鐘。使用單片機的定時器可以精確地產(chǎn)生PWM信號，首先給定時器賦初值設(shè)定高電平時間,使單片機的PWM信號的驅(qū)動管腳在這段時間內(nèi)為高電平。定時時間到達之后改變定時器初值，使驅(qū)動輸出管腳在下一個時刻產(chǎn)生低電平，兩個定時時間之和為33 μs。改變高電平的時間便可改變PWM的占空比。采用定時器模式1。
定時器初值計算公式為：

式中, t為定時時間，T0為定時器初值，T為時鐘周期,技術(shù)長度為216。
3 實驗測試數(shù)據(jù)及分析
　 本設(shè)計測試條件為交流輸入電壓220 V，直流輸出5 V/2 A。
3.1電壓調(diào)整率
(1)當(dāng)電網(wǎng)電壓從220 V升到250 V時，輸出電壓調(diào)整率為0.4%。
(2)當(dāng)電網(wǎng)電壓從220 V降到190 V時，輸出電壓調(diào)整率為0.2%。
3.2電流調(diào)整率
(1)當(dāng)負(fù)載電流由1 A~2 A時，電流調(diào)整率為1.0%。
(2)當(dāng)負(fù)載電流由0.12 A~0.9 A時,電流調(diào)整率為1.0~1.8%。
3.3實驗波形測試及分析
當(dāng)電源交流輸入電壓為220 V、輸出直流參數(shù)為額定值5 V/2 A時，直流負(fù)載保持不變,通過外設(shè)鍵盤改變直流輸出電壓，用普源精電公司(RIGOL)數(shù)字存儲示波器DS5102C測量輸出直流電壓分別在5 V/2 A、4 V/1.2 A、1.2 V/0.5 A三種工作狀態(tài)下，功率開關(guān)管漏源之間的波形VDS,如圖5(a)、(b)、(c)所示。當(dāng)負(fù)載不變時，隨著輸出電壓的改變,功率MOS開關(guān)管的VDS漏源波形隨占空比的改變而發(fā)生變化，輸出電壓越小，占空比越小。由漏感產(chǎn)生的尖峰電壓隨電源電流大小也發(fā)生變化，負(fù)載電流越大，由漏感引起尖峰電壓就越大；漏感引起的尖峰電壓最大值VDS發(fā)生在額定輸出時，此時占空比約為42%。從圖5(a)中可看出要保證電源功率MOS開關(guān)管可靠工作VDS必須滿足大于800 V；從圖5(d)看出，額定輸出時，示波器實際測量輸出的紋波峰峰值小于50 mV。

3.4 過壓、過流保護測試
當(dāng)輸出電壓大于5.5 V或電流大于2.4 A時,有報警和顯示提示功能并自動關(guān)斷輸出，實現(xiàn)過壓或過流保護。當(dāng)去掉過壓或過流后，通過激活按鍵啟動，仍可保證電源正常工作。
3.5程控電壓輸出
當(dāng)電源輸出功率大于0.6 W或大于電源額定輸出(輸出5 V/2 A)時，可實現(xiàn)從1.2 V到5.0 V，每級0.1 V的輸出電壓調(diào)節(jié)，最大調(diào)節(jié)范圍可達額定輸出的76%。
從測試數(shù)據(jù)可知，在單片機控制基礎(chǔ)上設(shè)計此開關(guān)穩(wěn)壓電源具有輸出電源電壓程控調(diào)解功能，其調(diào)節(jié)范圍最大可達額定輸出的76%，并具有良好的電壓、電流調(diào)整率，可靠的過壓、過流保護措施。當(dāng)電源過流、過壓現(xiàn)象消除后，按啟動鍵電源仍可正常工作。通過實驗測試表明，基于單片機控制基礎(chǔ)設(shè)計的開關(guān)電源相對于傳統(tǒng)的開關(guān)電源，在設(shè)計彈性方面有了相當(dāng)?shù)母纳?增加了開關(guān)電源應(yīng)用的適應(yīng)能力(輸出可調(diào)范圍)，顯示了單片機設(shè)計的開關(guān)電源良好的應(yīng)用發(fā)展前景。
參考文獻
[1] 鄭貴林.一種智能化電源的設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2004，10：38-40.
[2] 李祖明. 基于單片機控制的開關(guān)電源及其設(shè)計[J].科技信息, 2007，17:81-82.
[3] 陳念軍.基于單片機控制的輸出連續(xù)可調(diào)開關(guān)電源的設(shè)計[J].電氣應(yīng)用, 2006，25(4)：116-118.
[4] 張占松.開關(guān)電源的原理設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社, 2005，3:242-245.
[5] 溫水平.基于單片機控制的軟開關(guān)逆變焊接電源平臺的研制[J].電焊機, 2006，36(9)：54-57.
[6] 高原. 智能型充電穩(wěn)壓電源的設(shè)計[J].電氣傳動及自動化,2007(3)：59-61.