【文章內(nèi)容簡介】 封裝及表面貼附封裝等。(5)芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級、軍品級還是商業(yè)級，如果設(shè)計戶外產(chǎn)品，必須選用工業(yè)級芯片。(6)單片機(jī)的工作電壓是否在常用范圍內(nèi)。(7)單片機(jī)的抗干擾性能。(8)編程器以及仿真器的價格，單片機(jī)開發(fā)是否支持高級語言以及編程環(huán)境要好用易學(xué)。(9)供貨渠道是否暢通，價格是否低廉，是否具有良好的技術(shù)服務(wù)支持。根據(jù)上面所述的原則，結(jié)合本系統(tǒng)實際情況，儀表選用ATMEL公司生產(chǎn)的ATmega64單片機(jī)作為主控模塊的核心芯片3．2．2 ATmega64的特性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)ATmega64是ATMEL公司生產(chǎn)的高性能、低功耗的8位AVR高檔微處理器，采用RISC結(jié)構(gòu)，具備IMIPS／MHz(百萬條指令每秒／兆赫茲)的高速處理能力，有效緩減了系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。它可以廣泛應(yīng)用于計算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個領(lǐng)域。其主要特點和優(yōu)點如下：【6】(1)自帶廉價的程序存儲器(FLASH)和非易失的數(shù)據(jù)存儲器(EEPROM)。這些存儲器可可擦寫1000次以上，新工藝AVR器件，程序存儲器擦寫可達(dá)1萬次以上，基本不再會有報廢品產(chǎn)生。這樣使程序開發(fā)更加方便，工作更可靠。(2)高速度，低功耗。在和M51單片機(jī)外接相同晶振條件下，AVR單片機(jī)的工作速度是M51單片機(jī)的30一40倍；并且增加了休眠功能及低功率、非揮發(fā)的CMOS工藝，一般耗電在1～2．5mA，典型功耗情況，WDT關(guān)閉時為100hA，其功耗遠(yuǎn)低于M51單片機(jī)，更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備。(3)工業(yè)級產(chǎn)品。具有大電流輸出可直接驅(qū)動SSR和繼電器，內(nèi)有看門狗定時器，防止程序跑飛，從而提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。工作電壓范圍寬(2．76．ov)，電源抗干擾性強(qiáng)。I／O口功能強(qiáng)、驅(qū)動能力大。AVR的I／O口是真正的I／O口，能正確反映I／O口輸入／輸出的真實情況。I／O口有輸入／輸出，三態(tài)高阻輸入，也可設(shè)定內(nèi)部拉高電阻作輸入端的功能，便于作各種應(yīng)用特性所需(多功能I／O口)。(4)程序下載方便。AVR程序?qū)懭肟梢圆⑿袑懭?用萬用編程器)，也可用串行ISP(通過PC機(jī)RS232H或打印E1)在線編程擦寫。也就是說不需要將IC芯片拆下拿到萬用編程器上擦寫，可直接在電路板上進(jìn)行程序修改、燒錄等操作，方便產(chǎn)品升級。(5)具有模擬比較器、脈寬調(diào)制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。AVR內(nèi)帶模擬比較器，I／O口可作A／D轉(zhuǎn)換用，可組成廉價的A／D轉(zhuǎn)換器。使得工業(yè)控制中的模擬信號處理更為簡單方便。(6)強(qiáng)大的通訊功能。內(nèi)置了同步串行接HSH、通用串行接HUART、兩線串行總線接HTWI(12C)，使網(wǎng)絡(luò)控制、數(shù)據(jù)傳送更為方便。(7)超級保密功能，應(yīng)用程序可采用多重保護(hù)鎖功能。不可破解的位加密鎖Lock bit技術(shù)，F(xiàn)lash保密位單元深藏于芯片內(nèi)部，無法用電子顯微鏡看到保密位，可多次燒寫的Flash且具有多重密碼保護(hù)鎖死(LOCK)功能，因此可快速完成產(chǎn)品商品化，并可多次更改程序(產(chǎn)品升級)而不必浪費IC芯片或電路板，大大提高產(chǎn)品質(zhì)量及競爭力。由上述內(nèi)容可知，ATmega64的處理速度快且功耗低，內(nèi)部自帶的EPROM能夠滿足車輛運行曲線參數(shù)的存儲，F(xiàn)OE]的推挽設(shè)計使抗干擾能力更加增強(qiáng)，在線仿真功能使得程序開發(fā)更加簡單，兩USARTD滿足系統(tǒng)的需要(232和485)，內(nèi)部各種增強(qiáng)功能的設(shè)計使得控制器外設(shè)更加簡單。因此，本系統(tǒng)選用ATmega64作為主控制芯片。3．3開關(guān)電源模塊、近年來，隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)穩(wěn)壓電源朝著高頻化，集成化的方向發(fā)展，開關(guān)電源已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源與線性電源相比，具有如下優(yōu)點1)效率高；2)體積小、重量輕；3)穩(wěn)壓范圍廣；4)性能靈活、驅(qū)動能力強(qiáng)；5)可靠性高，當(dāng)開關(guān)損壞時，也不會有危及負(fù)載的高低壓出現(xiàn)。而傳統(tǒng)的開關(guān)電源普遍采用電壓型PWM技術(shù)。電流型PWM是近年興起的新技術(shù)，與電壓型PWM相比，電流型PWM開關(guān)電源具有更好的電壓和負(fù)載調(diào)整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性得以明顯改善，特別是其內(nèi)在的限流能力和并聯(lián)均流能力可以使控制電路簡單可靠。目前，小功率開關(guān)電源正從電壓控制模式向電流控制模式方向轉(zhuǎn)化。UC3842是高性能固定頻率電流模式控制器專為離線和直流至直流變換器應(yīng)用而設(shè)計，為設(shè)計人員提供只需要最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。此集成電路具有可微調(diào)的振蕩器、能進(jìn)行精確的占空比控制、溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖?、高增益誤差放大器。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅(qū)動功率MOSFET的理想器件。本文以UC3842為核心控制部件，設(shè)計了DC60 V輸入、DCl2V輸出的單端反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源控制電路是一個電壓、電流雙閉環(huán)PI控制系統(tǒng)。主要的功能模塊包括：啟動電路、反饋電路、保護(hù)電路、整流電路。系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3．3所示。在電路設(shè)計中，利用UC3842控制芯片內(nèi)部的誤差放大器、由RR2構(gòu)成的電壓反饋電路，和RC1共同構(gòu)成電壓閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器，利用芯片內(nèi)部的比較器與由R5電流檢測和RC2濾波電路構(gòu)成的電流反饋電路構(gòu)成電流閉環(huán)。外接的定時電阻R（T）和定時電容C（T），決定系統(tǒng)的工作頻率，f=1．8／R（T）C（T）。系統(tǒng)中取R（T）為7．5KΩ，取C，為0．01uf。系統(tǒng)的工作頻率f=24KHz。采用LM7905變換芯片產(chǎn)生5V電源，給運放工作提供負(fù)電源。3．4電流檢測模塊在功率變換器中，經(jīng)常要對流過主功率開關(guān)器件的電流進(jìn)行檢測，其目的主要有兩個：1)對功率變換器進(jìn)行過流保護(hù)；2)作為功率變換器控制器的電流反饋檢測量。通常的做法是在功率變換器的直流母線上安裝電流霍爾或電流互感器以提供電流反饋檢測量。由于流過主開關(guān)器件的電流通常都較大，所采用的霍爾器件或電流互感器的額定參數(shù)也必須很大，不僅成本高、體積大、安裝不方便，且不便于實現(xiàn)功率變換器的高功率密度。文中介紹一種用半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電流檢測電路，可以直接布置在功率變換器的控制器的印制板上，不僅成本低廉，體積小，安裝方便，而且性能良好，還可以同功率變換器固化在一起形成專用集成電路(ASIC)。3．4．1 MOSFET電流檢測原理MOSFET的通態(tài)電阻具有正的溫度系數(shù)，約為0．4％一0．8％，有利于采用多MOSFET管并聯(lián)。多只元件并聯(lián)工作時，MOSFET間可以自動均流。當(dāng)MOSFET功率開關(guān)流過通態(tài)電流時，由于通態(tài)導(dǎo)通電阻的存在，在其導(dǎo)通溝道上有一定的壓降，又因器件的導(dǎo)通溝道電阻基本穩(wěn)定，該壓降與器件的通態(tài)電流成正比。所以，檢測出主開關(guān)器件的通態(tài)壓降也就是檢測流過器件的電流大小。即： （）式（）中，V（DSN）——OS開關(guān)的漏源通態(tài)壓降； R（D）——溝道等效電阻；Id——漏極電流。3．4．2他勵直流電機(jī)電流檢測方法他勵直流電機(jī)控制器要采集的電流信號是電樞電流信號和勵磁電流信號，電樞電流只有一相，勵磁電流要采集的信號有兩相，如圖3．1硬件結(jié)構(gòu)框圖所示，電樞電流采集流過下橋MOSFET的電流，勵磁采集流過H橋下橋MOSFET的電流。因為原理都是一樣的，故只分析采集電樞電流的電路。由于電機(jī)所需功率比較大，所以每一項都是多個MOSFET管并聯(lián)【他勵電機(jī)電樞電流檢測電路如圖3．4所示。電路工作原理：Vlow驅(qū)動下橋MOSFET管，當(dāng)Vlow為低電平時，D2右端也被鉗位為低電平，U1的正向輸入端即為低電平，U1的負(fù)向輸入端為固定電平，此時U1輸出為低電平，U2輸出也為低電平，經(jīng)過U3，正反輸入端都為0，所以U3輸出為0。MCU電流采樣點V04為O。當(dāng)Vlow為高電平時，D2右端電壓為高電平，此時U1輸出為高阻態(tài)，Vol的電壓為MOSFET電流在內(nèi)阻上的壓降加上D1的管壓降，因為加上了D1的管壓降，所以檢測的電流不準(zhǔn)，故我們采用了U2來去除管壓降，此時U2輸出為高阻態(tài)，V02的電壓為二極管管壓降。 V03=K*(V01．V02)；K=(R9／R8)為電壓放大倍數(shù)；V03經(jīng)過C1和R10組成的濾波電路可得電壓V04，此時V04的電壓即能準(zhǔn)確Ql上的管壓降，將V04的電壓送入MCU進(jìn)行處理。開關(guān)管管壓降和電流檢測電路相關(guān)點的波形分析如圖3．5所示。T1和T3是導(dǎo)通時刻，T2是MOSFET關(guān)斷時刻，Vl是導(dǎo)通時D3的管壓降，V2是運放的零飄電壓。3．5驅(qū)動電路的設(shè)計驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是實現(xiàn)主電路中的電力電子器件按照預(yù)定設(shè)想運行的重要環(huán)節(jié)。采用性能良好的驅(qū)動電路，可以使電力電子器件工作在較為理想的