單片機加PWM芯片的開關電源設計方法

隨著各種電器和儀表設備的日漸豐富，對電源應用的靈活性提出了更高的要求。設計一款使用靈活、方便且價格相對便宜的通用電源，正越來越成為市場所需。現代單片機正朝著處理速度越來越快，外設資源越來越豐富，價格越來越便宜的方向發展，將單片機融入電源的設計中可以極大地提升電源的性能和靈活性。本文介紹了一種單片機加PWM芯片的開關電源設計方法，既可以保留PWM芯片帶來的穩定工作性能，又可以利用單片機的控制能力提供各種人機交互和通信接口。筆者設計的電源作為通用電源使用，可以提供靈活可編程的電壓電流輸出，另外還可以設置成鉛酸電池充電器的模式，具有廣闊的應用前景。

1 系統功能

　　通過對電源的編程，可以方便地實現圖1所示的電壓輸出波形。其中，V1、V2、T1、T2、dv、dt都是可以通過編程來設定的。電壓值的輸出范圍為0～16V，最大輸出電流為10 A。輸出電壓精度為0.1 V，電流精度為10mA。電流的設定值指的是允許輸出的最大電流，也可以被編程為與輸出電壓一樣的波形。

　　
圖1 編程輸出電壓波形

　　另外，電源也可以工作在鉛酸電池充電器的模式(簡稱“LBC模式”)。根據鉛酸電池的特性，當電源工作在LBC模式時，電源首先將輸出較大的充電電壓和電流V1/I1，至少維持10s;當充電電流降到小于設定值I2時，電源輸出較小的充電電壓和電流V2/I2。如果到了設定時間T1，充電電流還未降到I2以下，這時電源輸出也會降為V2/I2。當輸出電流再次大于I2時，電源將再次輸出V1/I1充電。其中，V2設定值必須小于14V。若設置為大于14 V，電源會自動將其設成14 V。I2的值必須大于1/8I1，否則將被自動設成1/8I1。LBC模式如圖2所示。

　　
圖2 LBC模式

　　用戶可以通過3種方式對電源進行輸出設定：

　　① 通過電源面板上按鍵編程。通過按鍵對輸出電壓、電流限流值、時間等量進行設定。

　　② 通過PC機串口編程。通過將PC機的串口RS232與電源串口相連，再運行PC機上一串口通信的軟件對電源進行編程。

　　③ 電源間相互編程。通過將兩臺電源的串口相連，操作其中一臺電源面板上的按鍵來對另一臺進行編程。操作的一臺電源叫做“主電源”，被編程的電源叫做“從電源”。在這種編程方式中，只能將從電源的參數設置為與主電源完全一致，而不能對各個參數進行單獨設定。一臺電源只能提供100W的功率。這種方式可以應用在需要較大功率的場合，可將兩臺或多臺具有相同設置的電源輸出并聯來方便地實現功率擴展。