一種基于單片機的數控開關電源的設計應用

圖6 不對稱半橋驅動電路電流流向圖

圖7 驅動電路耦合變壓器的輸出波形

　　3.5輸出電路

　　圖8即為LC濾波電路。電路中電感L4使電流波形變得平滑，電容則起到穩壓的作用。其中電容C1為低頻濾波，電容C7為高頻濾波。

圖8 LC濾波電路

　　3.6穩壓電路

　　如圖2所示，輸出電壓經采樣電阻采樣調整后輸入KA3525的1腳，與單片機設定的KA3525的2腳電壓進行比較，以實現穩定輸出電壓。若輸出電壓升高，則采樣電壓大于2腳給定電壓，KA3525輸出的脈寬變窄，反之變寬。

　　3.7輔助電源電路

　　由于本電路中KA3525芯片和單片機分別需要12V和5V的直流電壓，故須設計輔助電源，其電路如圖9所示。 輔助電源輸出采用三端穩壓器7812和7805實現12V和5V的直流電壓。

圖9 輔助電源電路

　　4、基于凌陽單片機開關電源的數控設計

　　本文數控部分采用凌陽公司的SPCE061A進行控制。SPCE061A主要包括輸入/輸出端口、定時器/計數器、數/模轉換、模/數轉換、串行設備輸入輸出、通用異步串行接口、低電壓監測和復位等部分。SPCE061A單片機應用領域非常廣泛。

　　本文利用SPCE061A單片機內部10位的A/D、D/A實現對輸出電壓的步進控制和測量以及輸出電壓和電流的顯示功能。采用RT12864液晶顯示，與單片機相連接，單片機的IOB0~IOB7的數據口與LCD的DB0~DB7相連接，IOB8為RS，IOB9為R/W，IOB10為E，IOB11為RST。連接方式如圖10所示：

圖10 RT12864與SPCE061的連接

　　輸入鍵盤控制電路采用4×4矩陣式非編碼鍵盤電路，與單片機進行連接。單片機的IOA8~IOA11做鍵盤的行掃描輸出口，IOA12~IOA15做鍵盤的列掃描輸入口。如圖11所示：

圖11 4×4矩陣鍵盤

　　KA3525的2腳是一個控制PWM波占空比的引腳，與SPCE061A單片機DAC1/DAC2引腳鏈接，利用集成的其中1個10位的D/A轉換器，給2腳提供精確的給定電壓，給2腳的電壓越高，KA3525輸出的PWM波的占空比就越大，開關管導通的時間就越長，穩壓源輸出電壓就越高，反之電壓降低。從而可根據需要通過程序實現對輸出電壓的數字給定和步進調整，達到數控的目的。

　　5、試驗驗證及結論

　　為了驗證設計的可行性，進行了硬件實驗和程序調試。穩壓源的輸出電壓由KA3525芯片2腳的電壓決定。試驗中發現KA3525的2腳電壓與輸出電壓成非線性關系，因此需要多次調試確定2腳電壓與輸出電壓的值以實現單片機的數字給定和步進調整，本文給出了部分KA3525的2腳輸入電壓與輸出端電壓對應值。對應關系如表1所示。

表1 KA3525的2腳輸入電壓與穩壓源輸出電壓的關系

　　經過計算KA3525的2腳所需要輸入的電壓并將其轉化成單片機所需要的10位數字量，最后SPCE061A單片機將10位數字量左移6位寫入P_DAC1單元的高10位，進行D/A轉換成相應的3525芯片2腳給定電壓，實現對開關電源的步進調整。采樣電壓經A./D轉換后送LCD顯示，顯示精度可達0.01V。經多次測試，本電源輸出電壓可以0V～40V連續調整，歩進值0.1V， 最大輸出電流可達I0MAX=2.5A，電壓調整率Su=0.1%，負載調整率SI=0.2%，效率η=90%，試驗結果表明本數控電源方案切實可行。