一種單片機和SG3525的程控開關(guān)電源設(shè)計與實現(xiàn)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 一種單片機和SG3525的程控開關(guān)電源設(shè)計與實現(xiàn) 引言 直流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子儀器，其廣泛應(yīng)用于實驗教學和科學研究等領(lǐng)域。目前使用的直流穩(wěn)壓電源大部分存在諸多缺點，如輸出不可調(diào)、電壓不穩(wěn)定等等，因而導致實驗結(jié)果不。以SG3525控制芯片和單片機為設(shè)計制造的智能穩(wěn)壓開關(guān)電源，電路簡單，價格低廉，性能卓越。因其利用單片機設(shè)置周密的保護監(jiān)測系統(tǒng)，確保了電源運行可靠，所以具有較高的使用價值。 1、調(diào)節(jié)原理及控制方案 圖1 3525傳統(tǒng)控制框圖 采用SG3525控制的開關(guān)電源傳統(tǒng)控制方案如圖1所示。3525通過檢測輸出電壓，與給定基準電壓開展比較，從而自身調(diào)節(jié)輸出的

2、脈沖波形占空比，控制主電路開關(guān)管的關(guān)斷以到達穩(wěn)定輸出的目的。3525傳統(tǒng)的控制方式突出的缺點在于基準電壓是恒定的，所示輸出也是恒定的。這點對于專用電源沒有什么問題，但對于像學校實驗室等場所，需要的電源并不是專門用于某一個設(shè)備的，其電壓大小根據(jù)設(shè)備的變化而變化，這樣就需要對原有的控制方式開展修改。 圖2 修改正的3525控制框圖 修改后的框圖如圖2所示。電源的輸出大小由鍵盤輸入單片機，單片機根據(jù)鍵盤輸入給出基準電壓，使得主電路輸出穩(wěn)定。 2、程控電源部分硬件電路設(shè)計 如圖3所示為電源的原理框圖。智能穩(wěn)壓電源以開關(guān)電源為根底電路，高性能C8051F020單片機為控制。電源硬件電路主要由整流濾波電路

3、、Boost電路、PWM控制電路和鍵盤顯示電路等部分組成。在檢測與控制軟件支持下，通過對開關(guān)電源輸出電流、電壓開展數(shù)據(jù)采樣，與給定數(shù)據(jù)比較，從而調(diào)整和控制開關(guān)電源的工作狀態(tài)，同時監(jiān)測開關(guān)電路的工作溫度和輸出電流大小。整個系統(tǒng)有如下功能：可預(yù)置輸出電壓值，電壓值有鍵盤設(shè)定和步進調(diào)整兩種模式，步進值1V；電路電流超，系統(tǒng)能夠自動實現(xiàn)過流保護功能；具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。 圖3 程控開關(guān)電源原理框圖 2.1、整流濾波電路 電源變壓器T將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)?8V交流電，然后通過整流橋芯片D25SBA8050將交流電壓變成脈動的直流電壓，C1、C2對脈動的直流電壓開展濾波，濾波后

4、的電壓一方面供應(yīng)DC-DC變換電路，另一方面經(jīng)三端穩(wěn)壓芯片LM7812給單片機系統(tǒng)板和其它芯片供電。 2.2、信號采樣網(wǎng)絡(luò)及處理電路設(shè)計 電壓信號的采樣通過檢測小電阻上的電壓獲得，該采樣電阻上的電壓值應(yīng)該與電路的輸出電壓之間存在一定的比例關(guān)系，本設(shè)計中該比例為1：20；電流的采樣先是檢測采樣電阻上的電壓，再經(jīng)過換算而得到。 要得到終的電壓采樣信號，需先經(jīng)過運放組成的減法電路，然后用電壓跟隨器開展隔離；電流采樣電路中，電壓信號先經(jīng)跟隨器隔離，然后經(jīng)過減法電路處理得到終值。運算放大器選用單電源供電的雙運方LM358。信號進入C8051F020內(nèi)部的ADC開展轉(zhuǎn)換，再通過顯示模塊來顯示電壓、電流數(shù)值

5、。 2.3、PWM控制電路設(shè)計 PWM器件的種類比較多，功能也各有不同。PWM器件根據(jù)輸出反應(yīng)和調(diào)節(jié)脈沖方波的占空比來驅(qū)動功率器件、高頻變壓器、整流和濾波等電路，從而得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。 SG3525是電壓控制型PWM控制器，所謂電壓控制型脈寬調(diào)制器是按照接反應(yīng)電壓來調(diào)節(jié)脈寬的。SG3525為16引腳DIP封裝。如圖4所示為SG3525的外圍電路。 圖4 SG3525的外圍電路 圖4中，R10和R19分別為誤差放大器的反相和同相輸入端的輸入電阻，兩者取值為10K；R13、C14分別為片內(nèi)振蕩器的定時電阻和定時電容，電容取98pF，改變R13阻值即可改變頻率；R12為C7的放電電阻；C15為

6、SG3525的軟啟動電容；SG3525的9腳和1腳之間串入電阻和電容，構(gòu)成比例積分反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)；考慮到電路的簡單化，SG3525的Shutdown（引腳10）通過電阻有效接地，使得SG3525始終處于工作狀態(tài)。 3、軟件設(shè)計與實驗結(jié)果 系統(tǒng)軟件設(shè)計采用構(gòu)造化程序設(shè)計方法，軟件主體流程圖如圖5所示。系統(tǒng)首先完成系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)變量的初始化（包括檢測設(shè)定輸出，檢測初始電壓電流并顯示等），再由單片機讀取設(shè)定的輸出值，開展數(shù)據(jù)處理，然后送至SG3525控制輸出；另外由單片機D/A轉(zhuǎn)換處理，由單片機控制顯示接口芯片顯示輸出的電壓值，即為開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出值。 圖5 程序流程框圖 在實驗室中，對該穩(wěn)壓電源開展了測試。其基本指標為： （1）輸出電壓范圍036V； （2）輸出電流1.95A； （3）電壓調(diào)整率2%； （4）負載調(diào)整率5%； （5）輸出噪聲紋波電壓峰-峰值017V； （6）具有過流保護功能。各項技術(shù)指標都到達了較高水平，運行情況良好。 4、結(jié)語 本文采用單片機控制傳統(tǒng)的PWM芯片3525來控制功率管的通