基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

3.3 開(kāi)關(guān)管控制信號(hào)發(fā)生電路

為了精確控制開(kāi)關(guān)電路的電壓輸出，本系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制的控制方式調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管的工作狀態(tài)。8155把單片機(jī)的高頻脈沖信號(hào)分頻后變成適宜的開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)，作為8155的計(jì)數(shù)脈沖和門(mén)控信號(hào)，單片機(jī)把給定值與傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差信號(hào)，根據(jù)電壓控制算法設(shè)置8155產(chǎn)生不同占空比(0～90％)的方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電耦合器控制開(kāi)關(guān)調(diào)整電路輸出設(shè)定的電壓。8155輸出端與開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行光電隔離，防止來(lái)自開(kāi)關(guān)電源電路的騷擾信號(hào)影響單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作。鑒于受控的開(kāi)關(guān)電路輸出電壓的高精度和快速調(diào)整特性，可采用改進(jìn)的PID控制算法，它使得電壓調(diào)整快，超調(diào)量小，性能穩(wěn)定。

3.4 監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)

為了使智能穩(wěn)壓電源能可靠、安全地工作，本系統(tǒng)設(shè)置了多重監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，主要包括過(guò)熱保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)，其中過(guò)熱保護(hù)采用中斷方式控制。單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器和電流傳感器檢測(cè)開(kāi)關(guān)電路的工作溫度和電源輸出電流，倘若溫度和電流超過(guò)給定值，單片機(jī)系統(tǒng)就切斷開(kāi)關(guān)電路激勵(lì)信號(hào)并啟動(dòng)聲光報(bào)警。單片機(jī)對(duì)短路保護(hù)采用電壓和電流雙重檢測(cè)，只有當(dāng)電壓很低，電流很大時(shí)才啟動(dòng)短路保護(hù)。

3.5 鍵盤(pán)及顯示電路

智能穩(wěn)壓電源的鍵盤(pán)與顯示部分裝在儀器操作面板上，由8位LED數(shù)碼管，3個(gè)LED指示燈以及16只鍵構(gòu)成，其中4位數(shù)碼管顯示電源電壓，4位數(shù)碼管顯示電流，3個(gè)燈作為報(bào)警顯示。鍵盤(pán)與顯示電路通過(guò)8155接口電路與8031相接。

4 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件是由一個(gè)主程序，兩個(gè)中斷服務(wù)程序和一個(gè)子程序組成，它控制著智能穩(wěn)壓電源有條不紊地工作。

主程序流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

在初始化過(guò)程中，先是將8031各個(gè)口復(fù)位，然后從EEROM中讀出上次關(guān)機(jī)前存入的數(shù)據(jù)，控制開(kāi)關(guān)電路，并進(jìn)行顯示。初始化完成后，開(kāi)中斷。若有中斷請(qǐng)求則響應(yīng)，否則進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣并讀給定值，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，若有短路或過(guò)流情況發(fā)生，則調(diào)用報(bào)警保護(hù)子程序，若沒(méi)有短路或過(guò)流情況發(fā)生，則接照電壓控制算法重新設(shè)置脈寬，激勵(lì)開(kāi)關(guān)電路。兩個(gè)中斷服務(wù)程序分別是過(guò)熱檢測(cè)保護(hù)報(bào)警程序和鍵盤(pán)設(shè)定程序，子程序是保護(hù)報(bào)警程序。

5 結(jié)語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的智能穩(wěn)壓電源不僅能作為常規(guī)的科研實(shí)驗(yàn)電源用，而且可以通過(guò)軟件編程的方法使穩(wěn)壓電源產(chǎn)生連續(xù)變化的輸出電壓，作為電子產(chǎn)品(如音響功放等)性能(如零點(diǎn)漂移，動(dòng)態(tài)失真等)測(cè)試用電源，從而達(dá)到一機(jī)多用，提高儀器使用效率的目的。