基于PIC單片機(jī)的可編程電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　系統(tǒng)按模塊來分可以分成兩大模塊：

　　電源模塊和單片機(jī)控制模塊。電源模塊是以PWM芯片為核心的AC―DC變換器，PWM芯片采用安森美半導(dǎo)體的電流型PWM控制器NCP1200作為控制芯片。單片機(jī)控制模塊采用美國微芯公司的PIC16F874作為微控制器，主要實(shí)現(xiàn)電流電壓信號(hào)的采樣、顯示、按鍵輸入、串口通信以及為電源模塊提供電壓電流參考等功能。兩個(gè)模塊的關(guān)系可以用圖3來說明。

圖3 工作原理

　　圖3中，電網(wǎng)電壓經(jīng)整流濾波后供給高頻變換電路，由高頻變換電路產(chǎn)生輸出。單片機(jī)輸出兩路PWM信號(hào)，給電源模塊提供輸出電壓的參考值和電流的限流值，電源模塊按照單片機(jī)提供的參考值輸出電壓和限定最大電流。雖然單片機(jī)采樣輸出電壓和電流進(jìn)行顯示，但這里單片機(jī)并不參與系統(tǒng)的反饋，反饋通過電源模塊來實(shí)現(xiàn)（在后面的部分中會(huì)詳細(xì)講到）。

　　3 硬件設(shè)計(jì)

　　3.1 電源模塊電路

　　NCP1200是安森美半導(dǎo)體公司(ON Semiconductor)推出的一款電流型PWM控制器。其應(yīng)用電路只需要使用很少的外圍元件，使設(shè)計(jì)更加緊湊。另外，芯片內(nèi)集成輸出短路的保護(hù)電路，使成本可以進(jìn)一步降低。

　　圖4是以NCP1200為控制芯片的電源電路的結(jié)構(gòu)。從圖中可以看到，電源模塊中有兩種反饋類型。第一種是輸出電壓反饋，輸出電壓采樣值VSS和單片機(jī)提供的設(shè)定值進(jìn)行比較，通過光耦來控制NCP1200芯片F(xiàn)B腳的電壓，調(diào)整DRV腳輸出PWM的脈寬來控制場效應(yīng)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，從而達(dá)到調(diào)整輸出電壓值的目的。另一路反饋是電流限流反饋，當(dāng)采樣到的輸出電流值ISS超過單片機(jī)提供的最大限流值IPWM后，比較器輸出正電壓使得光耦最大導(dǎo)通，將FB腳電壓拉低，使得NCP1200輸出PWM脈寬減小，從而達(dá)到限流的目的。當(dāng)輸出電流小于單片機(jī)提供的限流值時(shí)，限流反饋不起作用。

圖4 電源模塊電路結(jié)構(gòu)

　　圖中的輔助電源提供+12 V的電壓，另經(jīng)三端穩(wěn)壓器件KA7805（圖中未畫出）產(chǎn)生+5V的電壓，給比較器和單片機(jī)控制模塊提供電源。

3.2 單片機(jī)控制電路

　　PIC16F874是美國微芯科技公司（Microchip Technology）的一款8位單片機(jī)，內(nèi)置4K×14位的Flash、128字節(jié)的RAM和64字節(jié)的EEPROM。另外,它具有豐富的外設(shè)資源，其內(nèi)置1個(gè)UART模塊可供串口通信用，2個(gè)CCP模塊可以產(chǎn)生2路獨(dú)立、10位分辨率的PWM信號(hào)，8路10位的A/D轉(zhuǎn)換通道。另外，PIC系列單片機(jī)的每個(gè)I/O能提供25mA的驅(qū)動(dòng)電流，對(duì)于LED的接口電路可以省掉外加晶體管的驅(qū)動(dòng)電路。

　　單片機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。

圖5 單片機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)框圖

　　單片機(jī)控制系統(tǒng)的主要接口電路：

　?、?按鍵接口電路。采用暫觸式開關(guān)輸入，使用電阻電容去抖。