基于单片机控制的开关电源模块.pdf

第21卷第9期
电子设计工程
2013年5月
Vo1. 21
Electronic Design Engineering
May.2013
基子单片机控制的开关电源模块
吴杰,朱向冰,郝文良
(安徽师范大学物理与电子信息工程学院,安徽芜湖241000
摘要:传统的开关电源一般以恒流或恒压工作,不能根据负载调节输出电压或电流,本文中,我们设计了一种
数字控制的开关电源模块。该电源模块是以T公司的MSP430为控制核心,通过数字PID调节器控制反绩输出
来实现的。首先介绍了该电源模块的工作原理及整体设计方案,其次介绍了部分关餽电路的硬件设计,给出了
主程序及部分子程序的流程图。与传统的开关电源相比,该电源模块具有体积小、精度高、电路简单、输出电压
连续可调等优点。
关键词:单片机;开关电源模块;数字控制;PID调节
中图分类号:TN86
文献标识码:A
文章编号:1674-6236(2013)09-0155-03
Switch power module based on single-chip microcomputer
WU Jie, ZHU Xiang-bing, HAO Wen-li
of Physics and Ele
ormal University, Wuhu 241000, China)
Abstract: Wtraditonal switch power supply module usually works with constent voltage or constent current. It can not adjust
output voltage or output current based the load In this paper, we have designed a kind of digital control switch power module.
The power module based on TI company s MSP430 as its control core is achieved through the digital PID regulator control
feedback output Firstly introduce the working principle of the power module and the overall design plan, secondly introduce
the hardware design of part of the key circuit, give the main program and part of parton program flow chart. Compared with the
traditional switch power module. The power module has the advantages of small size, high precision, simple circuit adjusting
output voltage eontinuously
Key words: Microcontroller; switching power supply module; digital control; PID control
开关电源是利用现代电力电子技术控制功率开关管源模块可以方便外界及时地对其工丁作状态进行调整,并且能
( MOSFET、IGBT)开通和关断的时间比率来稳定输出电压的根据负载进行自动调节。
一种新型稳压电源,目前已广泛地应用于许多领域中叫。随着
科学技术的发展和电子产品的不断涌現,许多电子产帰对电1工作原理和总体设计方案
能质量的要求越来越高,一些原始电能已经无法满足用户的1.1工作原理
需求,必须经过电能转换的处理后才能使用。传统的开关电
本开关电源模块是由调压电路和单片机控制系统等部分
源的主要控制方式是采用脉宽调制集成电路的输出PWM脉组成,调压电路改变输出电压,单片机控制系统负责处理采
冲,采用模拟PID调节器进行脉宽调制,这种控制方式的缺集到的电信号,并反馈给调压电路。本开关电源模块采用数
点为:体积庞大,电路结构复杂叫,外界不能及时地对其工作字控制方式,通过给定量和反馈量的比较得到偏差,并通过
状态进行调节,且一般以恒流或恒压工作,也不能根据负载数字PID调节器控制反馈输出,从而控制开关电源模块的输
调节输出电压或电流。
出。由MSP430单片机采用软件控制PID调节和反馈输出。
为了解决上述控制方式的缺点,文中设计了一种以T?1.2总体设计方案
公司的高性能MSP430单片机为控制核心的开关电源模块,
整个系统由调压电路、辅助电源、采样电路以及单片机
根据设定值和电源输出电压之差,由单片机直接对开关电源控制系统等几部分组成。总体设计框图如图1所示。
模块的主电路实现数字控制。本开关电源模块控制核心是
从图1中可以看到,电能从左側输入,右侧输出。辅助电
MSP430F449单片机,它是I公司生产的功能非常强大的单源给单片机供电。利用MSP430F449单片机高速ADC转换通
片机,其低功耗的优点满足了电源模块高效率的要求。本电道实时采集输出电压与输出电流,并与设定值比较,根据采
收稿日期:2012-12-13
稿件编号:201212093
集值和设定值之间的误差进行PID调节。
基金项目:安微省高校自然科学研究重大项目(KJ2011ZD03);安徽省高校自然科学研究重点项目(KI72011A152)
作者简介:是杰(1989-),男,江苏泰州人,硕士研究生。研究方向:光电技术。
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