基于单片机的智能稳压电源设计

3.3 开关管控制信号发生电路

为了精确控制开关电路的电压输出，本系统采用脉宽调制的控制方式调节开关管的工作状态。8155把单片机的高频脉冲信号分频后变成适宜的开关脉冲信号，作为8155的计数脉冲和门控信号，单片机把给定值与传感器采集的信号进行比较，产生误差信号，根据电压控制算法设置8155产生不同占空比(0～90％)的方波信号，经过光电耦合器控制开关调整电路输出设定的电压。8155输出端与开关电路进行光电隔离，防止来自开关电源电路的骚扰信号影响单片机系统的正常工作。鉴于受控的开关电路输出电压的高精度和快速调整特性，可采用改进的PID控制算法，它使得电压调整快，超调量小，性能稳定。

3.4 监测和保护系统

为了使智能稳压电源能可靠、安全地工作，本系统设置了多重监测和保护系统，主要包括过热保护、过流保护和短路保护，其中过热保护采用中断方式控制。单片机系统通过温度传感器和电流传感器检测开关电路的工作温度和电源输出电流，倘若温度和电流超过给定值，单片机系统就切断开关电路激励信号并启动声光报警。单片机对短路保护采用电压和电流双重检测，只有当电压很低，电流很大时才启动短路保护。

3.5 键盘及显示电路

智能稳压电源的键盘与显示部分装在仪器操作面板上，由8位LED数码管，3个LED指示灯以及16只键构成，其中4位数码管显示电源电压，4位数码管显示电流，3个灯作为报警显示。键盘与显示电路通过8155接口电路与8031相接。

4 软件设计

本系统软件是由一个主程序，两个中断服务程序和一个子程序组成，它控制着智能稳压电源有条不紊地工作。

主程序流程图如图4所示。

图4 主程序流程图

在初始化过程中，先是将8031各个口复位，然后从EEROM中读出上次关机前存入的数据，控制开关电路，并进行显示。初始化完成后，开中断。若有中断请求则响应，否则进行数据采样并读给定值，然后进行数据处理，若有短路或过流情况发生，则调用报警保护子程序，若没有短路或过流情况发生，则接照电压控制算法重新设置脉宽，激励开关电路。两个中断服务程序分别是过热检测保护报警程序和键盘设定程序，子程序是保护报警程序。

5 结语

本文所设计的智能稳压电源不仅能作为常规的科研实验电源用，而且可以通过软件编程的方法使稳压电源产生连续变化的输出电压，作为电子产品(如音响功放等)性能(如零点漂移，动态失真等)测试用电源，从而达到一机多用，提高仪器使用效率的目的。