一种智能调控开关稳压电源的设计

1 引言

开关电源由于其小型化、轻量化、高效率、可大量节约能源等特点而被广泛应用于电子计算机、电视机、邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备等方面[1]。随着集成电路技术的日益进步和开关电源所用功率器件的发展，开关电源得到了蓬勃的发展[2]，而怎样使开关电源在低成本情况下实现高精度的智能化调控成了人们研究的热点。本文阐述了笔者所设计的一种智能调控开关稳压电源。

2 系统硬件设计

2.1开关电源系统

图1为智能调控开关稳压电源结构框图。50Hz 220V交流信号经电网滤波器消除来自电网的干扰（电网滤波器还有防止开关电源产生的噪声向电网扩散的功能）进入到输入整流滤波器进行整流滤波，变换成纹波较小的直流电压信号。直流信号通过变换器转化成高频交流信号（变换器还具有输出与电网之间的隔离作用），经输出整流滤波器转化成直流电压V0输出。控制电路产生的脉宽可调的脉冲信号（控制电路也起稳压作用）经驱动电路处理后，驱动变换器工作[2]。分压电路实现了直流电压Vo与A/D转换器的模拟输入电压范围的匹配。在开关电源发生过压、过流或短路故障时，保护电路对电源和负载起保护作用。辅助电源为控制电路、驱动电路等提供直流电源。

2.2单片机系统

图2为控制系统硬件图。单片机系统由8031芯片、程序存储器27128、8D锁存器74LS373和数据存储器6264构成[3]。复位电路采用上电复位与按钮复位组合的形式。AD574、6264、8255的片选端分别由8031的P1.3、P1.4和P1.7控制。复位电路采用上电复位与开关复位组合形式。

2.3数据采集、比较与调控系统

接通电源或按下复位开关后，复位电路产生一个脉宽大于10ms的正脉冲使8031和8255复位。当8031的P1.5检测到来自取样电路的高电平信号后（有直流电压Vo输出时P1.5一定为高电平），通过P1.3输出0信号选定AD574芯片，同时P1.2和P1.0分别向AD574发出0信号启动12位A/D转换。当8031的P1.1检测到转换结束的信号后，P1.2再发出1信号、P1.0发出0、1信号将转换结果的高8位和低4位通过P0口存放在暂存区[4]。当用户将所需电压值由键盘键入时，单片机系统将此电压值与暂存区的数据进行比较分析，然后由P2.6、P2.7输出一组数字信号通过调节数字电位器对控制电路产生的脉冲进行脉宽调节，使输出电压向键入电压接近。然后8031再重复启动A/D转换、数值比较和输出电压调节过程，最终使得输出电压Vo等于键入电压。

2.4数码显示和键盘系统

8255的 PB口经 联接数码显示器的段控制端，PA0~PA4经7406联接各数码显示器的位控制端，由程序采用动态扫描的方法驱动数码显示器显示[5]。

8255 的PC0~PC3作行线,PC4~PC7作列线组成16键开关矩阵。4条列线为扫描线，8255在程序管理下轮流向各列线发出低电平，4条行线通过程序确定键入的数值。

3 系统软件设计

系统软件包括系统的初始化、数据采集、键盘扫描、调控数字电位器、显示等。

3.1主程序框图

主程序框图见图3。

3.2数据采集、比较与调控

数据采集、比较与调控子程序流程图如图4所示。调控数字电位器的负脉冲是通过编程使定时器To工作在模式3产生的。这时YL0和TH0作为两个8位定时器定时中断分别产生周期为400μs和800μs的方波对数字电位器的PU端和PD端进行调控。

4 结束语

该智能调控开关稳压电源具有调控方便、成本低、精度高等优点，为智能型开关稳压电源的设计提供了一种切实可行的方案。