S3C44B0在高精度直流开关电源中的应用
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3 PID算法与软件流程图
3．1 主程序软件流程
由于采用了嵌入式ARM芯片，使得在系统软件实现中主要以C语言进行驱动和应用程序的开发，仅在CPU初始化阶段使用ARM汇编语言。使用ARM S3C44BO芯片外扩了2M FLASH，8M SDRAM大容量存储器，完全满足了系统程序运行和数据的存储，这样充分发挥了S3C4-480 ARM嵌入式系统存储器容量大，软件编程简单，速度快，精度高的优势。数字控制系统软件流程如图3所示。
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在系统开机后，首先要检测系统外围设备的状态是否正常，以免出现故障。在系统运行中，为了防止软件跑飞，还需要开启看门狗功能，加入喂狗程序，这样软件上保证系统的可靠性和稳定性。在ADC部分对采样值进行均值滤波，保证采样值的正确与稳定。
3.2 PID控制算法
在自动控制技术中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例(P)、积分(I)、微分(D)控制，简称PID控制，又称Pm调节。其原理的关键是测量、比较和执行。PID控制器将测量受控对象(在本系统中即电压电流值)与设定值相比较，用这个误差来调节系统的响应。
在电源数字PID控制系统中，使用比例环节控制电压电流的输出与输入误差信号成比例改变，但是实际值与给定值通常会存在偏差，这个偏差称作稳态误差。因此，需要引入积分环节的消除稳态误差功能提高精度，但是考虑到电源系统开机、关机或大幅增加电压电流工作设定值时，产生积分积累，就会引起电压电流超调，甚至在给定值上下振荡。所以为减小在运行过程中积分环节对电压电流动态性能的影响，采用了积分分离PID控制电压电流，即当电压电流与设定工作值的误差小于一个范围时，再采用积分环节去消除系统比例环节产生的稳态误差。
积分分离PID控制算法需设定积分分离阀ε，当l e(k)│>ε时，即偏差值较大时，仅采用PD控制环节，减少超调量，使系统有较快响应；当l e(k)l≤ε时，即偏差值比较小时，采用PID控制，以保证电压电流精度和稳定度。在开机后，按照固定步长打开PWM波宽度，使得电压升高。在达到设定值一定范围后，为防止电压过冲，需要加入积分分离PID控制算法进行控制，防止电压超调。在电压达到千分之一进度范围后，需要加入积分环节，完成电源开机时迅速稳定的输出。PID算法流程如图3所示。
4 结语
嵌入式ARM芯片S3C4480在高精度开关电源数字控制系统设计中的应用，充分利用该芯片上强大的资源，简化了硬件电路，提高了软件开发速度，方便了软硬件调试，提高了系统的可靠性。该系统经现场调试证明，设计合理、运行可靠，为厂家实现了5l系列8位单片机到ARM 32位系统的升级，降低了成本并提高了产品的性能。
发布者：博子
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