基于單片機(jī)控制的開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

　　3.4 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

　　過電流保護(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)斷開進(jìn)行保護(hù)。用MSP430單片機(jī)控制繼電器的常開常閉的吸合，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語言編寫，整個(gè)程序包括的子模塊有：鍵盤控制模塊、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。

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

　　AD電壓和電流采集模塊：通過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)。

　　5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　通過單片機(jī)MSP430軟件設(shè)計(jì)，對(duì)PI調(diào)節(jié)選定合理參數(shù)及開關(guān)頻率，能達(dá)到穩(wěn)壓的效果，使以上前3個(gè)指標(biāo)能達(dá)到良好的效果。而能否對(duì)紋波電壓限制，主要在于整流濾波電路中電容，因此高耐壓的支撐電解電容的選取是重要的。

　　在選定開關(guān)元件之后，效率主要受開關(guān)頻率的影響、儲(chǔ)能電感的內(nèi)阻以及線路中其他器件損耗影響，因此在器件選取上要注重其損耗的高低。對(duì)此系統(tǒng)的進(jìn)行綜合測(cè)試，結(jié)果如表1所示。

　　6 結(jié) 語

　　本開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)采用低功耗的TI公司的16位單片機(jī)MSP430F449片機(jī)最小系統(tǒng)板為控制核心，以PWM控制技術(shù)，閉環(huán)PI調(diào)節(jié)，高精度的12位A／D轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，完成了采樣值顯示與設(shè)置電壓值的功能和參數(shù)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過單片機(jī)MSP430軟件設(shè)計(jì)，對(duì)PI調(diào)節(jié)選定合理參數(shù)及開關(guān)頻率，能達(dá)到穩(wěn)壓的效果。