單片機(jī)加PWM芯片的開關(guān)電源設(shè)計(jì)方法

3 硬件設(shè)計(jì)

　　3.1 電源模塊電路

　　NCP1200是安森美半導(dǎo)體公司(ON Semiconductor)推出的一款電流型PWM控制器。其應(yīng)用電路只需要使用很少的外圍元件，使設(shè)計(jì)更加緊湊。另外，芯片內(nèi)集成輸出短路的保護(hù)電路，使成本可以進(jìn)一步降低。

圖4是以NCP1200為控制芯片的電源電路的結(jié)構(gòu)。從圖中可以看到，電源模塊中有兩種反饋類型。第一種是輸出電壓反饋，輸出電壓采樣值VSS和單片機(jī)提供的設(shè)定值進(jìn)行比較，通過(guò)光耦來(lái)控制NCP1200芯片F(xiàn)B腳的電壓，調(diào)整DRV腳輸出PWM的脈寬來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，從而達(dá)到調(diào)整輸出電壓值的目的。另一路反饋是電流限流反饋，當(dāng)采樣到的輸出電流值ISS超過(guò)單片機(jī)提供的最大限流值IPWM后，比較器輸出正電壓使得光耦最大導(dǎo)通，將FB腳電壓拉低，使得NCP1200輸出PWM脈寬減小，從而達(dá)到限流的目的。當(dāng)輸出電流小于單片機(jī)提供的限流值時(shí)，限流反饋不起作用。

　　
圖4 電源模塊電路結(jié)構(gòu)

　　圖中的輔助電源提供+12 V的電壓，另經(jīng)三端穩(wěn)壓器件KA7805(圖中未畫出)產(chǎn)生+5V的電壓，給比較器和單片機(jī)控制模塊提供電源。

　　3.2 單片機(jī)控制電路

　　PIC16F874是美國(guó)微芯科技公司(Microchip Technology)的一款8位單片機(jī)，內(nèi)置4K×14位的Flash、128字節(jié)的RAM和64字節(jié)的EEPROM。另外,它具有豐富的外設(shè)資源，其內(nèi)置1個(gè)UART模塊可供串口通信用，2個(gè)*模塊可以產(chǎn)生2路獨(dú)立、10位分辨率的PWM信號(hào)，8路10位的A/D轉(zhuǎn)換通道。另外，PIC系列單片機(jī)的每個(gè)I/O能提供25mA的驅(qū)動(dòng)電流，對(duì)于LED的接口電路可以省掉外加晶體管的驅(qū)動(dòng)電路。

　　單片機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。

　　
圖5 單片機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)框圖

　　單片機(jī)控制系統(tǒng)的主要接口電路：

　?、?按鍵接口電路。采用暫觸式開關(guān)輸入，使用電阻電容去抖。

　?、?數(shù)碼管及LED顯示電路。數(shù)碼管顯示電壓、電流、時(shí)間等信息。LED指示當(dāng)前顯示的參數(shù)種類。PIC單片機(jī)的I/O能夠直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管和LED。按鍵輸入和顯示接口電路如圖6所示。

　　
圖6 按鍵輸入和顯示接口電路

　　③ A/D采樣和PWM輸出電路。A/D負(fù)責(zé)采樣輸出電壓電流并送到數(shù)碼管顯示。當(dāng)前電流電壓設(shè)定值通過(guò)由單片機(jī)內(nèi)部的*模塊產(chǎn)生的兩路PWM信號(hào)來(lái)給電源模塊提供一個(gè)參考值。單片機(jī)內(nèi)部的*模塊可以設(shè)置成PWM輸出模式,通過(guò)寫周期寄存器和脈寬寄存器的值就可由硬件產(chǎn)生不同頻率和占空比的PWM波形。

　?、艽谕ㄐ沤涌陔娐?。串口通信接口電路采用MAX232芯片作為RS232收發(fā)器。