单片机在可调直流斩波稳压电源中的应用研究

陈　燕

江苏省张家港中等专业学校，江苏　张家港　215600



单片机在可调直流斩波稳压电源中的应用研究

陈燕

江苏省张家港中等专业学校，江苏张家港215600

摘要：随着电网建设步伐的加快，对直流稳压电源也提出更高的要求。以当前可调直流斩波稳压电源为例，其强调将单片机控制技术引入其中，达到可调直流稳压的效果。但如何是单片机应用中发挥其应有的效果，仍是困扰稳压电源设计的主要难题。本文从直流稳压电源中单片机运用角度出发，对系统总体架构、控制电路与相关软件的设计进行探析。

关键词：斩波电路；直流稳压电源；单片机；系统设计

在电子技术快速发展背景下，以往线性直流稳压电源逐渐将其故障率高、操作不便、可靠性差以及体积大等弊端展现出来，很难满足当前电子设备对电源的要求。在此背景下，便要求将单片机系统引入，使线性直流稳压电源弊病得以解决，将模块化、抗干扰以及运行效率等优势展现出来。因此，本文对斩波电路电源中单片机应用研究，具有十分重要的意义。

一、系统总体架构

本文在研究中主要考虑在电源设计中，将单片机系统作为核心，将AT89S52单片机控制系统、斩波电路引入。系统设计过程中，主要从控制电路、主电路方面着手。其中控制电路在构成上包括检测保护电路、8297键盘显示电路、ADC模数转换、IGBT驱动、单片机系统以及控制电源等，而在主电路上将滤波电路、IGBT斩波电路以及整流滤波电路等囊括其中。为使整个架构中控制电路、主电路设计较为合理，首先在主电路方面，考虑以三项桥不可控整流器作为整流滤波电路，其可利用直流替代三相交流电压，在此基础上通过电容滤波作用，使直流电压得以形成。其次，在控制电路部分，逻辑控制器以AT89S52为主，且为满足系统数据显示与设定要求，考虑通使显示电路、键盘形成人机交互。同时，系统实时电压需在ADC0909模数转化下，向单片机反馈并完成处理过程。而其中的检测保护电路，主要负责对系统输出电压进行控制，起到一定的保护作用。这样整个系统架构合理设计基础上，便可达到电源性能提升的目标。

二、控制电路设计思路

(一)系统核心部分设计

控制电路设计中，其核心部分可选择单片机AT89S52，要求该核心部分能够满足PWM波的生成与输出要求。该系统运行中，可结合实际电压需求，对PWM波占空比进行调整，使整个驱动电路选择PWM作为输入信号，在此基础上完成输出电压调整过程。该部分操作结束后需利用ADC转换电路使实际电压被获取，并结合系统反馈电压值，使其与输出电压值对比，为占空比调整提供参考，可使输出电压更为合理。该单片机控制系统运用下，也可使数据刷新、数据读取得以实现。

(二)人机交互设计

系统设计中，为满足系统数据显示与设定要求，应在数码管、键盘上进行合理设计，可将驱动芯片8279引入，有利于数码管、键盘的控制。这种8270芯片，在优势上主要表现为编程容易，可满足自动扫描要求，是显示接口、可编程键盘中的重要芯片。由于该系统在数值上并不多，所以系统设计中数码管选择四个即可，且在键盘上选择扫描式键盘。8279芯片应用下，对于系统中的信息特征主要依托于A0进行区分，如A0为1的情况下，将芯片状态字的形式呈现出来，而在A0为0时，可直接读出具体数据。由于该芯片将键盘数据、显示数据两个缓冲区引入其中，所以在数据显示过程中，可直接在显示缓冲区中写入，便能满足数据显示要求。

(三)模数转换电路与驱动电路

系统设计中，考虑到转换电路问题，直接将A/D模数转换芯片引入其中，其在具备CMOS组件功能的基础上，设置8路模拟多路开关与A/D转换器。以ADC0809转换电路为例，其在构成上主要以A/D转换器、译码器、8路模拟开关以及三态输出锁存器等。其中多路开关设计中，可采取8个模拟通道形式，这样模拟分量可达到分时输入要求，这样可在A/D转换器作用下，完成模拟量转换过程。而三态输出锁器应用下，能够对转换后的数字量进行存储。需注意的是，假定OE处于低电平状态，可判断模拟量转换工作处于运行状态，而在高电平状态下，说明转换后的数据被锁存器读取。另外，在驱动电路方面，本文主要考虑以EXB841驱动模块为主，其在优势上表现为过流保护能力强、反应速度快以及隔离强度高等。其作为IGBT驱动芯片，对于IGBT模块为1200V/300A可取得明显的效果。综合来看，单片机系统应用中，驱动电路与转换电路设计是否合理，将直接决定系统整体性能。

三、系统软件设计研究

在明确控制电路、主电路设计的基础上，要求将模块化设计方法引入，使系统程序设计更为合理。该系统程序中，主要考虑做好看门狗模块、PWM脉宽调制模块、按键处理、显示模块、电压读取以及初始化等模块等设计工作。以其中看门狗模块为例，设计过程中需从喂狗、初始化等子程序方面着手，可考虑以2S作为看门狗定时器标准，在该段时间中，若喂狗程序未能启动，将会有复位信号发出，使系统程序满足复位要求。同时应注意，当系统开机后，应对初始化子程序进行调用，使系统被初始化，在此基础上进行PWM占空比的计算，且通过定时器作用，将PWM波生成，最后完成信号输出。其中的定时器通常也会将10MS中断生成，该中断程序能够对电压进行读取，并将设定的电压与读取的电压做好比较，得出电压误差，这样便可根据电压误差对PWM波占空比进行调整，最后将接近于设定值的电压值利用数码管显示出来。

此外，系统软件设计中，也要求在PWM波调制程序上做好设计，该程序设计质量对系统稳定性可能带来较为明显的影响。实际生成调制程序中，需在两个定时器中断下实现，两个定时器分别对PWM波占空比、PWM波周期进行控制。这样仅需做好定时器定时时间的调整，便可满足PWM波形占空比调整要求。完成调制程序设计后，便可采取系统调试操作，若输出电压保持可靠、稳定，且人机交互得以实现，说明系统综合性能较高。

四、结论

单片机控制技术的应用是当前可调直流斩波稳压电源设计的关键保障。实际引入单片机控制技术中，应正确认识单片机系统的基本原理与直流电源设计中的问题，在此基础上明确系统架构设计思路，保证控制电路、系统软件设计较为合理，包括驱动电路、转换电路的设计以及模块化设计与调制程序的设计等，这样才可使整个系统满足直流稳压电源设计要求。

中图分类号：TM44；TP368.12

文献标识码：A

文章编号：1006-0049-(2016)08-0210-01