一種智能調(diào)控開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

1 引言

開關(guān)電源由于其小型化、輕量化、高效率、可大量節(jié)約能源等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、郵電通信、軍事裝備、交通設(shè)施、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備等方面[1]。隨著集成電路技術(shù)的日益進(jìn)步和開關(guān)電源所用功率器件的發(fā)展，開關(guān)電源得到了蓬勃的發(fā)展[2]，而怎樣使開關(guān)電源在低成本情況下實(shí)現(xiàn)高精度的智能化調(diào)控成了人們研究的熱點(diǎn)。本文闡述了筆者所設(shè)計(jì)的一種智能調(diào)控開關(guān)穩(wěn)壓電源。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1開關(guān)電源系統(tǒng)

圖1為智能調(diào)控開關(guān)穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)框圖。50Hz 220V交流信號(hào)經(jīng)電網(wǎng)濾波器消除來(lái)自電網(wǎng)的干擾（電網(wǎng)濾波器還有防止開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散的功能）進(jìn)入到輸入整流濾波器進(jìn)行整流濾波，變換成紋波較小的直流電壓信號(hào)。直流信號(hào)通過(guò)變換器轉(zhuǎn)化成高頻交流信號(hào)（變換器還具有輸出與電網(wǎng)之間的隔離作用），經(jīng)輸出整流濾波器轉(zhuǎn)化成直流電壓V0輸出。控制電路產(chǎn)生的脈寬可調(diào)的脈沖信號(hào)（控制電路也起穩(wěn)壓作用）經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路處理后，驅(qū)動(dòng)變換器工作[2]。分壓電路實(shí)現(xiàn)了直流電壓Vo與A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入電壓范圍的匹配。在開關(guān)電源發(fā)生過(guò)壓、過(guò)流或短路故障時(shí)，保護(hù)電路對(duì)電源和負(fù)載起保護(hù)作用。輔助電源為控制電路、驅(qū)動(dòng)電路等提供直流電源。

2.2單片機(jī)系統(tǒng)

圖2為控制系統(tǒng)硬件圖。單片機(jī)系統(tǒng)由8031芯片、程序存儲(chǔ)器27128、8D鎖存器74LS373和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264構(gòu)成[3]。復(fù)位電路采用上電復(fù)位與按鈕復(fù)位組合的形式。AD574、6264、8255的片選端分別由8031的P1.3、P1.4和P1.7控制。復(fù)位電路采用上電復(fù)位與開關(guān)復(fù)位組合形式。

2.3數(shù)據(jù)采集、比較與調(diào)控系統(tǒng)

接通電源或按下復(fù)位開關(guān)后，復(fù)位電路產(chǎn)生一個(gè)脈寬大于10ms的正脈沖使8031和8255復(fù)位。當(dāng)8031的P1.5檢測(cè)到來(lái)自取樣電路的高電平信號(hào)后（有直流電壓Vo輸出時(shí)P1.5一定為高電平），通過(guò)P1.3輸出0信號(hào)選定AD574芯片，同時(shí)P1.2和P1.0分別向AD574發(fā)出0信號(hào)啟動(dòng)12位A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)8031的P1.1檢測(cè)到轉(zhuǎn)換結(jié)束的信號(hào)后，P1.2再發(fā)出1信號(hào)、P1.0發(fā)出0、1信號(hào)將轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位和低4位通過(guò)P0口存放在暫存區(qū)[4]。當(dāng)用戶將所需電壓值由鍵盤鍵入時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)將此電壓值與暫存區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，然后由P2.6、P2.7輸出一組數(shù)字信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)數(shù)字電位器對(duì)控制電路產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行脈寬調(diào)節(jié)，使輸出電壓向鍵入電壓接近。然后8031再重復(fù)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)值比較和輸出電壓調(diào)節(jié)過(guò)程，最終使得輸出電壓Vo等于鍵入電壓。

2.4數(shù)碼顯示和鍵盤系統(tǒng)

8255的 PB口經(jīng) 聯(lián)接數(shù)碼顯示器的段控制端，PA0~PA4經(jīng)7406聯(lián)接各數(shù)碼顯示器的位控制端，由程序采用動(dòng)態(tài)掃描的方法驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示器顯示[5]。

8255 的PC0~PC3作行線,PC4~PC7作列線組成16鍵開關(guān)矩陣。4條列線為掃描線，8255在程序管理下輪流向各列線發(fā)出低電平，4條行線通過(guò)程序確定鍵入的數(shù)值。