采用单片机控制的峰值电流模式开关电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种采用单片机控制的峰值电流模式开关电源，属于开关电源领域中 的高频数控开关电源技术。 技术背景
[0002] 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳 定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电 力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源W小型、轻 量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺 少的一种电源方式。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本发明提供一种采用单片机控制的峰值电流模式开关电 源，该开关电源采用电压和电流双环回路反馈的方式，采用比例积分PI控制保持输出稳定。 本发明采用单片机替代传统PWM控制忍片驱动MOS开关管，相比于普通使用单环回路控制的 开关电源，具有控制的精度高、反应快抗干扰、可程序控制输出等突出特点。
[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] 采用单片机控制的峰值电流模式开关电源，包括Boost升压电路、单片机控制电路 和反馈控制回路；
[0006] 所述反馈控制回路抽取负载电压和开关电流，输入到单片机控制电路中进行处 理，单片机控制电路经过计算后输出PWM信号，输入到开关管驱动电路，控制开关管的导通 或关断，并通过输出显示回路显示电源的输出值。
[0007] 根据本发明优选的，所述Boost升压电路包括电感线圈、MOSFET管、二极管和滤波 电容，电感线圈和输入直流源相连，所述MOSFET管一端连接电感线圈一端接地，所述二极管 正极与电感线圈和开关管相连，所述二极管负极连接负载，所述滤波电容则和负载并联;当 开关管导通时，能量通过开关管从直流源输入电感线圈而不传递到输出端；当开关管关断 时电感线圈储存的能量通过所述二极管传递给输出端，同时直流电源也给负载提供能量。 [000引根据本发明优选的，所述反馈控制回路包括电压反馈回路和电流反馈回路，所述 电压反馈回路通过电压跟随器从负载端采集输出电压，所述电压跟随器具有高输入阻抗， 低输出阻抗的特点，所述电压跟随器用来隔离输出电压和反馈控制回路;所述电压跟随器 采集到的电压输入到单片机所带的运放当中，与参考电压进行比较，输出电压波纹信号；
[0009] 所述电流反馈回路则从开关管采集电流信号，该电流信号经过叠加斜坡补偿后， 与经过比例积分控制器PI处理过的电压波纹信号一起进入单片机自带的比较器进行比较， 产生开关管的控制信号。
[0010] 根据本发明优选的，所述单片机控制电路包括单片机，其包括AD\DA转换模块、运 算放大器模块0PA、模拟信号比较器模块和可编程开关控制模块PSMC，所述可编程开关控制 模块PSMC产生：斜坡补偿信号与开关管控制PWM信号。所述单片机PSMC包含两个输出口 PSMClA和PSMClB ,PSMClA输出PWM控制信号，PSMClB则输出的是斜坡补偿信号。
[0011] 根据本发明优选的，所述单片机为PIC16C782单片机。
[0012] 本发明的优势在于：
[0013] 本发明提供一种采用单片机控制的峰值电流模式开关电源，该开关电源采用电压 和电流双环回路反馈的方式，采用比例积分PI控制保持输出稳定。本发明采用单片机替代 传统P歷控制忍片驱动MOS开关管，相比于普通使用单环回路控制的开关电源，具有控制的 精度高、反应快抗干扰、可程序控制输出等突出特点。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明所述采用单片机控制的峰值电流模式开关电源的结构框图中，PCMC 控制的Boost升压电路框图；
[0015] 图2为本发明中，所述PCMC控制的Boost升压电路实现框图；
[0016] 图3为本发明所述斜坡补偿信号的波形图；
[0017] 图4为本发明中开关驱动UC3705N电路连接原理图；
[0018] 图5为本发明中，所述单片机主程序流程图；
[0019] 图6为本发明中，所述单片机中断服务流程图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和【具体实施方式】作进一步的详细说明，但不限于此。
[0021] 如图1-6所示。
[0022] 实施例1、
[0023] 采用单片机控制的峰值电流模式开关电源，包括Boost升压电路、单片机控制电路 和反馈控制回路；
[0024] 所述反馈控制回路抽取负载电压和开关电流，输入到单片机控制电路中进行处 理，单片机控制电路经过计算后输出PWM信号，输入到开关管驱动电路，控制开关管的导通 或关断，并通过输出显示回路显示电源的输出值。
[0025] 所述Boost升压电路包括电感线圈、MOSFET管、二极管和滤波电容，电感线圈和输 入直流源相连，所述MOSFET管一端连接电感线圈一端接地，所述二极管正极与电感线圈和 开关管相连，所述二极管负极连接负载，所述滤波电容则和负载并联；当开关管导通时，能 量通过开关管从直流源输入电感线圈而不传递到输出端；当开关管关断时电感线圈储存的 能量通过所述二极管传递给输出端，同时直流电源也给负载提供能量。
[0026] 所述反馈控制回路包括电压反馈回路和电流反馈回路，所述电压反馈回路通过电 压跟随器从负载端采集输出电压，所述电压跟随器具有高输入阻抗，低输出阻抗的特点，所 述电压跟随器用来隔离输出电压和反馈控制回路;所述电压跟随器采集到的电压输入到单 片机所带的运放当中，与参考电压进行比较，输出电压波纹信号；
[0027] 所述电流反馈回路则从开关管采集电流信号，该电流信号经过叠加斜坡补偿后， 与经过比例积分控制器PI处理过的电压波纹信号一起进入单片机自带的比较器进行比较， 产生开关管的控制信号。
[0028]所述单片机控制电路包括单片机，其包括AD\DA转换模块、运算放大器模块OPA、模 拟信号比较器模块和可编程开关控制模块PSMC，所述可编程开关控制模块PSMC产生:斜坡 补偿信号与开关管控制PWM信号。所述单片机PSMC包含两个输出口 PSMClA和PSMC1B，PSMC1A 输出PWM控制信号，PSMClB则输出的是斜坡补偿信号。
[00巧]所述单片机为PIC16C782单片机。
[0030] 具体应用例：
[0031] -种采用Boost结构的开关电源电路，如图1所示，基本组成包括开关管，电感器， 二级整流管，滤波电容几个部分。
[0032] 电路中，电感器与输入电压源相连，当开关关断时，电压源与电感器一同为输出端 进行供能，当开关管导通时，电压源给电感器充能，输出端无能量输入。
[0033] AD820AN作为电压跟随器，从负载端采集电压值，特点是显著特点就是，输入阻抗 高，而输出阻抗低。在本电路中其作用为隔离输出电压和控制电路。
[0034] AD820AN正向输入端提取电压信号，其输出信号反馈到反向输入端作为反馈，如图 2所示。
[0035] 5V参考电压由分压电阻采样之后输入运算放大器OPA正端，由AD820AN采集到电压 信号输入运算放大器负端。经过比较放大之后得到电压误差信号。如图2所示。
[0036] A/D转换的输入使用差分输入的方式，AD820AN采集到的电压信号和OPA产生的电 压误差信号一同输入A/D转换模块中。采用差分输入可W有效减少外界信号干扰。
[0037] 电压误差信号经过A/D转换为数字信号，交由比例积分控制器进行处理。由于比例 计分器的低频点高增益特性，可W消除稳态误差。处理完毕的数字信号再经过DA转换，输入 到比较器Cl中。
[0038] 下面简述比例积分控制(PI)算法的原理：
[0039]