采用MSP430單片機(jī)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

電壓采集 因?yàn)椴蓸有盘?hào)要輸入單片機(jī)MSP430內(nèi)部，其內(nèi)部采樣基準(zhǔn)電壓選為2.5 V，因此要將輸入的采樣電壓限制在2.5 V之下，考慮安全裕量則將輸入電壓限制在2 V以下，當(dāng)輸入電壓為36 V時(shí)，采樣電壓為：12／(12+200)×36=2.04 V，符合要求。

電流采集 采用康銅絲進(jìn)行采集。首先考慮效率問(wèn)題，康銅絲不能選擇過(guò)大，同時(shí)MSP430基準(zhǔn)電壓為2.5 V，且所需康銅絲需自制?？紤]以上方面在康銅絲阻值選取上約為0.1 Ω。

3.3 PWM驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

電力MOSFET驅(qū)動(dòng)功率小，采用三極管驅(qū)動(dòng)即可滿足要求，驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。

由于單片機(jī)為弱電系統(tǒng)，為保證安全需要與強(qiáng)電側(cè)隔離，防止強(qiáng)電側(cè)的電壓回流，燒壞MSP430，先用開(kāi)關(guān)光耦進(jìn)行光電隔離，再經(jīng)三極管到MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路IR2101。MSP430產(chǎn)生的PWM波，經(jīng)過(guò)光耦及后面的IR2101芯片，在芯片的5管腳輸出的PWM波接到MOSFET的門極G端，使其工作。IR2101是專門用來(lái)驅(qū)動(dòng)耐高壓高頻率的N溝道MOSFET和IGBT的。它是一個(gè)8管腳的芯片，其具有高低側(cè)的輸出參考電平。門極提供的電壓范圍是10～20 V。

3.4 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

過(guò)電流保護(hù)是一種電源負(fù)載保護(hù)功能，以避免發(fā)生包括輸出端子上的短路在內(nèi)的過(guò)負(fù)載輸出電流對(duì)電源和負(fù)載的損壞。當(dāng)電流大于限定值的時(shí)候，使用繼電器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)進(jìn)行保護(hù)。用MSP430單片機(jī)控制繼電器的常開(kāi)常閉的吸合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)電路工作的功能。如圖5所示：

4 軟件設(shè)計(jì)

MSP430單片機(jī)內(nèi)部具有高、中、低速多個(gè)時(shí)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(shí)器，使得整個(gè)電路不需要任何擴(kuò)展就能完成對(duì)電源輸出電壓、電流的實(shí)時(shí)采集、PI控制、PWM輸出；同時(shí)MSP430F449帶有內(nèi)部LCD驅(qū)動(dòng)模塊，直接將液晶顯示屏連接在芯片的驅(qū)動(dòng)端口即可，電路結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)的軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，整個(gè)程序包括的子模塊有：鍵盤(pán)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(gè)部分，軟件流程圖如圖6所示。

鍵盤(pán)控制和顯示模塊：通過(guò)鍵盤(pán)可實(shí)現(xiàn)電壓參考值的設(shè)定，電壓電流的切換顯示。通過(guò)LED實(shí)現(xiàn)參考電壓的設(shè)定與顯示，通過(guò)LCD顯示電壓和電流的采集值。

AD電壓和電流采集模塊：通過(guò)MSP430單片機(jī)的12位A／D轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)系統(tǒng)輸出的電壓值和負(fù)載電流進(jìn)行采集。

PI控制模塊：此模塊用來(lái)對(duì)系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)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(jī)的TimerB定時(shí)器的比較功能，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)MOSFET的信號(hào)。