ATMEGA16實現開關電源制作

　　圖5 輸出電壓采樣電路

　　2 反饋程序設計

　　系統通過采集輸出電壓值，與設定輸出電壓值進行比較，根據偏差的大小和極性控制圖4中PWM端信號的占空比，進而改變開關管的導通時間，實現電壓閉環負反饋。為了避免由于頻繁動作所引起的振蕩，軟件中應用了帶死區的PID控制算法。

　　程序流程圖如圖6所示。通過A/D檢測得到實際輸出電壓c(k)，將設定電壓r(k)與實測電壓c(k)比較，得本次偏差值e(k)。當|e(k)|≤ε(ε為死區偏差)時，不進行調節;當e(k)不在死區范圍時即進行PID調節，計算公式如式(3)所示。

　　圖6 帶死區的PID控制程度流程圖

　　△P(k)=Pxe(k)-Ixe(k-1)+Dxe(k-2) (3)

　　式中：△P(k)為輸出調整量，e(k)為本次偏差，e(k-1)為上次偏差，e(k-2)為上兩次偏差，p、I、D分別為比例系數、積分系數、微分系數，經實驗設定P、I、D分別取27、3、1.

　　3 電源功能測試結果

　　在設定輸出電壓分別為3 V、5 V和9 V時，經實驗測定電源的性能指標參數如下：

　　1)輸出電壓0~9.9V可調，步進為0.1 V,輸出電流可達1.5 A;

　　2)電壓控制精度范圍為3%~0.71%;

　　3)當輸出電壓9 V、輸出電流1.5 A時，電源的效率為78.78%.

　　4)當輸出電壓從3 V到9 V變化時，負載調整率為2.7%~1.1%;

　　5)滿載時，電壓調整率小于0.67%;

　　6)紋波電壓占輸出電壓的百分比0.73%~0.62%.

　　4 結論

　　由以上測試結果可知，電源輸出電壓由0~9.9 V步進可調，具有較高的精度和效率。若減小死區偏差ε的值，可以進一步提高電源的恒壓特性及控制精度;當輸出功率低時，因電源單片機控制及LED顯示模塊會消耗一定的功率，導致電源的效率降低，若采用液晶顯示及PCB板布線，可望進一步提高電源效率和降低紋波干擾。