單片機加PWM芯片的開關電源設計方法

3 硬件設計

　　3.1 電源模塊電路

　　NCP1200是安森美半導體公司(ON Semiconductor)推出的一款電流型PWM控制器。其應用電路只需要使用很少的外圍元件，使設計更加緊湊。另外，芯片內集成輸出短路的保護電路，使成本可以進一步降低。

圖4是以NCP1200為控制芯片的電源電路的結構。從圖中可以看到，電源模塊中有兩種反饋類型。第一種是輸出電壓反饋，輸出電壓采樣值VSS和單片機提供的設定值進行比較，通過光耦來控制NCP1200芯片FB腳的電壓，調整DRV腳輸出PWM的脈寬來控制場效應管的導通和關斷時間，從而達到調整輸出電壓值的目的。另一路反饋是電流限流反饋，當采樣到的輸出電流值ISS超過單片機提供的最大限流值IPWM后，比較器輸出正電壓使得光耦最大導通，將FB腳電壓拉低，使得NCP1200輸出PWM脈寬減小，從而達到限流的目的。當輸出電流小于單片機提供的限流值時，限流反饋不起作用。

　　
圖4 電源模塊電路結構

　　圖中的輔助電源提供+12 V的電壓，另經三端穩壓器件KA7805(圖中未畫出)產生+5V的電壓，給比較器和單片機控制模塊提供電源。

　　3.2 單片機控制電路

　　PIC16F874是美國微芯科技公司(Microchip Technology)的一款8位單片機，內置4K×14位的Flash、128字節的RAM和64字節的EEPROM。另外,它具有豐富的外設資源，其內置1個UART模塊可供串口通信用，2個*模塊可以產生2路獨立、10位分辨率的PWM信號，8路10位的A/D轉換通道。另外，PIC系列單片機的每個I/O能提供25mA的驅動電流，對于LED的接口電路可以省掉外加晶體管的驅動電路。

　　單片機控制模塊結構框圖如圖5所示。

　　
圖5 單片機控制模塊結構框圖

　　單片機控制系統的主要接口電路：

　　① 按鍵接口電路。采用暫觸式開關輸入，使用電阻電容去抖。

　　② 數碼管及LED顯示電路。數碼管顯示電壓、電流、時間等信息。LED指示當前顯示的參數種類。PIC單片機的I/O能夠直接驅動數碼管和LED。按鍵輸入和顯示接口電路如圖6所示。

　　
圖6 按鍵輸入和顯示接口電路

　　③ A/D采樣和PWM輸出電路。A/D負責采樣輸出電壓電流并送到數碼管顯示。當前電流電壓設定值通過由單片機內部的*模塊產生的兩路PWM信號來給電源模塊提供一個參考值。單片機內部的*模塊可以設置成PWM輸出模式,通過寫周期寄存器和脈寬寄存器的值就可由硬件產生不同頻率和占空比的PWM波形。

　　④串口通信接口電路。串口通信接口電路采用MAX232芯片作為RS232收發器。