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驅動波形調節(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;內部嵌入LCD控制器,并擁有DMA通道,使得電壓電流值能夠實時顯示在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轉換率,滿足了測試系統(tǒng)所需的A/D轉換精度。
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