單片機基礎下的智能穩(wěn)壓電源

常趙軍　楊克香　王瑾

摘要：我國的電源產業(yè)在科學技術的帶動下發(fā)展迅速，涌現(xiàn)出了一大批具有代表性的產品和研究成果。但是我國的電源產品與發(fā)達國家相比，在質量和可靠性方面還存在較多的問題，對電源網絡化和智能化方面的研究較少。本文主要是針對我國智能穩(wěn)壓電源在實際應用中存在的不足點，設計出了一種單片機結合數(shù)字反饋控制技術的智能穩(wěn)定電壓，并將PID加入到智能穩(wěn)壓電源中，促進了穩(wěn)壓電源功能的完善，解決了傳統(tǒng)電源中存在的不足。

關鍵詞：單片機；智能穩(wěn)壓電源；系統(tǒng)原理；電源設計

1前言

隨著科學技術的發(fā)展，促進了通訊事業(yè)的發(fā)展，電氣設備和電子設備的穩(wěn)壓電源性能逐漸提高，使穩(wěn)壓電源逐漸向低成本、小型化和高效率方面發(fā)展，確保了穩(wěn)壓電源的可靠性，不會受到低電磁的干擾，使穩(wěn)壓電源逐漸向精度低和功能簡單化轉變。以單片機為系統(tǒng)的穩(wěn)壓電源彌補了傳統(tǒng)電源中存在的不足，降低了制作成本，結構更加緊湊，符合當前社會的發(fā)展要求。

2智能穩(wěn)壓電源系統(tǒng)原理

在對智能穩(wěn)壓電源進行設計時，需要以開關電源為基礎，將高性能的單片機作為控制核心，在組成數(shù)據中進行電路處理，充分利用監(jiān)測與控制軟件功能，對開關電源輸出的電壓和電流進行數(shù)據處理，將采樣數(shù)據與給定數(shù)據進行比較分析，以此來達到對開關電源工作狀況進行控制和調整的目的。同時還需要加大對開關電路輸出電流大小和工作溫度的控制。送入到開關中的調整電流主要是經整流、濾波變成直流電所形成的電流，需要通過調整電路的形式，對輸入的方波信號進行控制，確保能夠輸出穩(wěn)定的直流電。用戶可以對輸出的電壓值和輸出的電流值通過鍵盤給定穩(wěn)壓電源進行控制，通過對單片機系統(tǒng)中的用戶給定數(shù)據進行比較分析的形式，結合設置的調整算法對電路開關進行控制和調整，確保輸出的電壓值符合給定值，需要對輸出電壓中的電路進行檢測，如果輸出的電流和工作的溫度超出給定值，需要重新進行保護電路的啟動。

3單片機基礎下的智能穩(wěn)壓電源設計

3.1系統(tǒng)的總體設計

系統(tǒng)在設計過程中，主要是利用AT89C52單片機進行一路1V-9V連續(xù)可調電壓輸出，主要是通過外接鍵盤和串口通信連接的形式來輸出上位機的電壓值，電壓值為0.01V，電壓具有步近增減功能，可以運用數(shù)字來顯示輸出電壓值。為了確保系統(tǒng)的正常工作，需要配備一套備用電源，備用電源主要由電壓調整模塊、系統(tǒng)供電模塊、顯示模塊和人機交互模塊共同組成。

3.2硬件設計

3.2.1AT89C52程控模塊

在對硬件系統(tǒng)進行設計時，需要將AT89C52程控模塊作為系統(tǒng)設計的核心，需要明確51系列單片機型號，微處理器主要是運用8K字節(jié)閃存的高性能和低電壓處理器，將Flash存儲器與微處理器有機結合起來，需要對Flash存儲器進行反復擦寫，以此來降低系統(tǒng)開發(fā)成本。

3.2.2電壓調整模塊

電壓調整模塊主要是指變壓器次級輸出的交流電，交流電會通過電容濾波和全波整流后送到調整管NMIS管中。電阻R3和R4會形成不同形式的取樣電路。需要對輸出端的輸出電壓DC0進行取樣采集，運用A/D轉換器的形式對輸出端的實際電壓值送入到單片機中，通過對單片機進行計算的形式，求出電壓設定值和實際輸出值兩者之間的差額。運用調用PID做好單片機控制信號的輸出。與DAC和ADC構成閉環(huán)控制回路，做好信號的輸出控制工作，將信號控制到D/A轉換器中，將其轉換為模擬信號DA0。并將模擬信號與輸出的電壓值進行比較，來達到控制電壓和調整電路的目的，確保輸出端的電壓能夠維持在預先設定的額定范圍內，達到穩(wěn)壓的目的。

3.2.3備用電源模塊

備用電源以兩節(jié)可充電鋰離子電池為主，在使用過程中主要是出于體積、電源總重量和經濟因素考慮。鋰離子自身具有優(yōu)良的性能，在實際的使用過程中主要是運用單片機來發(fā)送信號，放電過程主要是利用芯片的反向，對MOS管的通斷情況進行控制。要做好鋰電池充電工作，運用LC濾波后使用MOS管導電的形式進行充電。

3.3軟件設計

智能電源系統(tǒng)的軟件設計由電壓輸出、電壓測量和電壓調節(jié)等閉環(huán)結構共同組成。在進行軟件設計時，需要運用模塊化思想進行設計，設計內容主要包括鍵盤、使單片機和LCD等工作內容。在智能電源初始化過程中，需要做好8031各個口復位工作，需要從EEPROM過程中對上次關機前存入的數(shù)據進行讀取，對開關電路進行控制。在初始化工作完成后，需要做好開中斷工作，中斷工作不會突然停止，會出現(xiàn)請求提示，可以利用數(shù)據采樣的形式進行給定值讀取，需要通過數(shù)據處理，調用報警保護子程序的形式來了解短路或過流情況。如果沒有出現(xiàn)短路或過流情況，需要對電壓控制算法進行重新設置，做好鍵盤和保護程序設定，將子程序作為保護報警程序中的重要組成部分。

4結語

本文主要是介紹AT89C52單片機實現(xiàn)程控直流穩(wěn)定電源的設計方法，該電源在實際的使用過程中充分利用線性電源與開關電源的優(yōu)勢，對單片機進行控制，該種控制方法具有顯示直觀、穩(wěn)定性高、電路簡單和智能化等特點，將其應用到實際生活中，能夠滿足人們生產和生活的需要，必將擁有良好的應用前景。