【正文】 bases on the pluse wideth modulation chip TL494,A/D change chip ADC0804 and singlechip AT89S52,the PWM signle can be changed by AT89S52,producing 5V~10V stable direct current whole system includes DCDC Switch Powor amp。 10. 附錄 B 軟件程序清單 ...........................................................................................38 11. 附錄 C 系統(tǒng)操作說明書 ......................................................................................47 12. 附錄 D 測試和分析 ..............................................................................................47 測試項目和方法 ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 名詞 定義 單片機(jī)：包括 CPU（進(jìn)行運算、控制）、 RAM（數(shù)據(jù)存儲）、 ROM（程序存儲）、輸入 /輸出設(shè)備（串行口、并行輸出口等） 的一塊集成電路。 脈寬調(diào)制 (PWM)： 是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù) 。 D/A轉(zhuǎn)換：數(shù)模轉(zhuǎn)換，既將一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號。將直流輸入信號轉(zhuǎn)換為需要輸出大小的直流信號。用于將模擬信號按照一定速度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 開關(guān)電源子系統(tǒng) 主要實現(xiàn)功能是把不穩(wěn)定的較高的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。 單片機(jī)系統(tǒng) 通過軟件編程來達(dá)到人機(jī)交換功能，控制整個電路系統(tǒng)的運作，并可通過電壓檢測系統(tǒng)得到當(dāng)前輸出電壓的反饋形成閉環(huán)電壓控制模式。同時，電壓檢測子 系統(tǒng)對輸出電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳回單片機(jī)，從而實現(xiàn)了可以適應(yīng)不同負(fù)載情況的閉環(huán)控制方式 。在閉環(huán)控制模式下，單片機(jī)可以自行校準(zhǔn)系統(tǒng)的輸出電壓，誤差在。 電壓檢測子模塊通過耦合管接到負(fù)載電阻的兩端。通過頻繁的充放電可以使輸出電壓穩(wěn)定到需要的值。 開關(guān)電路 開關(guān)電路的作用是控制電子開關(guān)的通斷，同時進(jìn)行充放電來實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定，使輸出電壓的交流部分（紋波）盡可能小。 當(dāng)電子開關(guān)截止時：輸入電源與電路斷開，電容和電感放電，續(xù)流二極管提供了電感的放電回路。這就是開關(guān)電路的原理。 管腳定義 5 ~ 10 V DC PWM Vref TL494 DC – DC 開關(guān)電源部分 開關(guān)三極管 儲能電感 電位器 Vs 第 6頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 圖 322 TC494 管腳圖 [3] 1. [1IN+] 第一個運放的正輸入端 12 2. [1IN] 第一個運放的負(fù)輸入端 3. [FEEDBACKEY] 運放的反饋端 4. [DTC] 死區(qū)時間控制端 5. [CT] 內(nèi)部振蕩器接電容端 6. [RT] 內(nèi)部振蕩器接電阻端 7. [GND] 接地端 8. [C1] 第一個輸 出三極管的集電極 9. [E1] 第一個輸出三極管的發(fā)射極 10.[E2] 第二個輸出三極管的發(fā)射極 11.[C2] 第二個輸出三極管的集電極 12.[Vcc] 工作電源輸入端 13.[OUTPUT CTRL] 輸出控制端 14.[REF] 基準(zhǔn)電壓輸出端 15.[2IN] 第二個運放的正輸入端 16.[2IN+] 第二個運放的負(fù)輸入端 工作原理 [3] 第 7頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 圖 31 TL494原理圖 [3] 第 8頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 TL494 的原理圖見 圖 31 。 誤差放大器放大參考電壓與電源輸出電壓的差值。 后級的 D 觸發(fā)器本電路中又 Output Control 管腳配置為無效。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié) R12 和 R14 能使輸出電壓達(dá)到 5 到 10V。見 。從而實現(xiàn)了過流保護(hù)功能。 PWM頻率的設(shè)定 C3， R7 用于確定 TL494 內(nèi)部振蕩器的頻率。 取 R4=1000KEYΩ R5= 限流誤差放大器 與誤差放大器二相連 的 R R R15用于限流保護(hù) 若限流值為 1A。 開關(guān)三極管 TIP42 靜態(tài)工作點的設(shè)置 開關(guān)三極管 Q1 在 b 極為低電平時截止，高電平導(dǎo)通， R1 、 R2 為 Q1 提供適當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c。 問題討論：紋波和電源效率 DCDC 開關(guān)電源的設(shè)計中，我們總是希望紋波小，而電源效率高。 控制開關(guān)三極管 PWM 的頻率越小，紋波越大。當(dāng)三極管工作從 深度飽和到深度導(dǎo)通時，會產(chǎn)生很大的噪音，即高頻的抖動信號。同時，工作在淺飽和區(qū)相對于深度飽和也會增加總的功率損失。因而在保證紋波滿足的條件下盡可能加大頻率。這是由于電感處在了磁飽和區(qū)。這種情況在示波器上的現(xiàn)實的波形的現(xiàn)象通常為：電壓起先較為穩(wěn)定，突然開始減小。 第 12頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 4. 電壓控制子系統(tǒng)的硬件設(shè)計 主要功能 本子系統(tǒng)主要是用來與單片機(jī)結(jié)合控制后一級輸出電壓 。 系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo) 輸入直流電壓： 177。 （ 3）信號變換和隔離電路是一個光電耦合器件 4N25，它的主要作 用是將本子系統(tǒng)與下一級DCDC 開關(guān)電源子系統(tǒng)進(jìn)行電氣隔離，同時利用 LPF 輸出的直流電壓信號控制下一級系統(tǒng)的輸出電壓。具體分析如下：由信號頻譜分析原理可知，理論上周期方波經(jīng)過低通濾波器（截止頻率 方波頻率）后濾出的是它的直流分量 ?? ??VhV * 其中 Vh 為方波的高電壓。所以要加入整形電路進(jìn)入濾波器前的 PWM波高電平恒定，如 圖 所示。 需要注意的是， 在選擇電阻時必須保證 TL431 工作的必要條件， 即 通過陰極的電流要大于1mA。實驗中，我們將單片機(jī)輸出信號接入 4011B 的 12， 13 兩引腳， 11腳作為反相輸出。通過跟谷曉晨老師的探討，前者較為易于理解。 E 對于頻率接近截止頻率的輸入信號，由 C2 引入的正反饋可以決定對信號的增益。 信號變換和隔離 模塊 第 16頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 模塊分析 這部分電路的主要器件是光電耦合元件 4N25，電路的作用是：用濾波器濾出的直流信號控制下級 DCDC 電源子系統(tǒng)，達(dá)到開環(huán)控制的目的。 第 17頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 核心器件 4N25 分析 圖 4N25 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖 [5] 圖 三極管輸出特性 [5] 圖 為 4N25 管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，通過控制發(fā)光二極管發(fā)光的強(qiáng)弱，來控制光電三極管基極電流的大小，從而控制集電極電流大小，此時三極管的 C、 E 兩端可以看成一個可變電阻。 系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo) 輸入直流電壓： 177。但是當(dāng)系統(tǒng)在某種特殊原因下發(fā)生改變。 第 19頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 圖 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路 A/D 轉(zhuǎn)換 “ D”側(cè) 模塊 核心器件 ADC0804 分析 A/D 轉(zhuǎn)換即將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過此模塊，將輸入的電壓信號，轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可讀的 8 位編碼信號，以便單片機(jī)對其進(jìn)行操作。此時，由 ADC0804 片內(nèi)部設(shè)置的分壓電路可自行提供 2REFV 參考電壓（ ），“ 2REFV ”端不必外接電源，浮空即可。 第 20頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 CS 是片選端， WR是控制芯片啟動的輸入端； INTR 是轉(zhuǎn) 換結(jié)束信號輸出端，輸出電平高跳到低表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，可作為中斷或查詢信號。至于單片機(jī)對 0804 的具體控制詳見報告軟件部分。 ADC0804“ A 側(cè)”及光電隔離電路 模塊 (a) (b) 注：（ a） ADC0804“ A”側(cè) 電路圖 （ b）電壓跟隨器做穩(wěn)壓電路 R5 ADC0804 Vref/2 基準(zhǔn)電壓 R6 第 22頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 圖 ADC0804“ A”側(cè) 電路圖 電路參數(shù)確定 圖 中 Vo 為 DCDC 電源的輸出電壓，經(jīng)過光耦 4N25 以及電阻網(wǎng)絡(luò)組成的電氣隔離以及信號轉(zhuǎn)換電路后變換為 VA。取 R3=1100Ω 、 R4＝ 470Ω（ R4初始為電位器，在調(diào)節(jié)阻值以達(dá)到要求后，換成同樣阻 值的固定電阻）， 則 VIN（ ） ≈VAmin=，即 KEYmin ≈ 0 ，取 R5=61KEYΩ 、 R6= （ R6 為電位器） ，使（ VAmax–VIN（ ）） /Vref≈ 1， 即 KEYmax≈ 1。 系統(tǒng)元件參數(shù)列表 表 電壓測量子系統(tǒng)元件參數(shù) TL431 元件參數(shù) 限流電阻 300Ω A/D 轉(zhuǎn)換模塊 元件參數(shù) R1 R2 820Ω R3 1100Ω R4 470Ω R5 61KEYΩ R6 C1 150pF 第 24頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣 工程學(xué)院 6. 單片機(jī)子系統(tǒng)及軟件設(shè)計 單片機(jī)小系統(tǒng)板的硬件組成及其功能 發(fā)光二極管 指示燈和數(shù)碼管實際上是同種器件，數(shù)碼管上的 每個橫段，包括小數(shù)點，都是獨立的一個（或一組）發(fā)光二極管； 當(dāng)通過單個發(fā)光二極管的電流為 5 至 10mA時，二極管正常發(fā)光； 當(dāng)電流大于 10mA時，發(fā)光亮度的增加是有限的，而且容易損傷器件。 每個管子的導(dǎo)通持續(xù)時間，我們選擇的參數(shù)是 5ms， 20ms 輪轉(zhuǎn)一次，具體要由軟件配合實現(xiàn)。這種地址分配方式稱為“地址重疊”。不過，注意只能“寫”，對同樣地址的“讀”操作雖沒被禁止，但卻是無實際意義的。 具體功能介紹： 1．單片機(jī)開始工作時，系統(tǒng)自動 進(jìn)入閉環(huán)模式，顯示為默認(rèn)輸出電壓 ， LED4 點亮。第二次短按 KEY4，閉環(huán)電壓調(diào)整開始，此時 LED3 熄滅 。在閉環(huán)模式下。 4．開環(huán)模式下，也可以長按 KEY4 2s 切換到閉環(huán)控制模式。 sbit KEYEY4= P1^3。 //獲得的鍵值 主程序中采用如下程序進(jìn)行按鍵掃描過程： if(KEYey_stime_oKEY) { KEYey_stime_oKEY=0。按鍵初按狀態(tài) ，按鍵確認(rèn)狀態(tài) 1，按鍵確認(rèn)狀態(tài) 2，等待按鍵釋放狀態(tài)。若按鍵掃描鍵值與 10ms 前不相同，視為干擾，不作處理，輸出鍵值為No_KEYey。長按時，當(dāng)按鍵時間超過 2s，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換為按鍵確認(rèn)狀態(tài) 2。 unsigned char KEYey_return = No_KEYey。 // 有按鍵，停 止掃描 } // 轉(zhuǎn)消抖確認(rèn)狀態(tài) breaKEY。 //KEYey_return=KEY4。 breaKEY。 case 0x0e: KEYey_return = KEY1。 // 兩次列電平不同返回狀態(tài)0，（消抖處理） breaKEY。 } else if(++KEYey_time=100) { KEYey_state=3。 case 3: // 等待按鍵釋放狀態(tài) P1 = 0x0f。 // 列線全部為高電平返回狀態(tài) 0 breaKEY。經(jīng)過一定時間的 調(diào)整，輸出電壓可以穩(wěn)定在用戶輸入的電壓。 //顯示的電壓增加 V hilv_time=25。 lolv_time=25。 //讀取 ad 轉(zhuǎn)換的 編碼 ad_temp=ad_date。 //波的占空比，否則，減小占空比，通過 lolv_time=5。 } } //ad_ok=1。 TH1 為高電平定時器計數(shù)時間， TL1 為低電平定時器計數(shù)時間，單片機(jī)系統(tǒng)每計一次數(shù)時間約為 微秒，故可以用 計數(shù) 時間來代表高低電平的實際時間。不過由于負(fù)載電阻的阻值受溫度影響較大，當(dāng)溫度變化時，輸出的相應(yīng)占空比確定的 PWM波 可能使輸出電壓未達(dá)到用戶輸入的電壓值，會造成較大的誤差。 lolv_time=65536(4630duty_array[index]) 。 lolv_time=65536(4630duty_array[index]) 。