ATMEGA16實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源制作(2)

　　將50 kΩ電位器(電壓采樣電阻)的兩端并在電源輸出端(V0端與地端)，中間引腳接到單片機(jī)的ADC0腳。實(shí)現(xiàn)A/D對(duì)輸出電壓的采樣，電路如圖5所示。

　　圖5 輸出電壓采樣電路

　　2 反饋程序設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)通過(guò)采集輸出電壓值，與設(shè)定輸出電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差的大小和極性控制圖4中PWM端信號(hào)的占空比，進(jìn)而改變開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)電壓閉環(huán)負(fù)反饋。為了避免由于頻繁動(dòng)作所引起的振蕩，軟件中應(yīng)用了帶死區(qū)的PID控制算法。

　　程序流程圖如圖6所示。通過(guò)A/D檢測(cè)得到實(shí)際輸出電壓c(k)，將設(shè)定電壓r(k)與實(shí)測(cè)電壓c(k)比較，得本次偏差值e(k)。當(dāng)|e(k)|≤ε(ε為死區(qū)偏差)時(shí)，不進(jìn)行調(diào)節(jié);當(dāng)e(k)不在死區(qū)范圍時(shí)即進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，計(jì)算公式如式(3)所示。

　　圖6 帶死區(qū)的PID控制程度流程圖

　　△P(k)=Pxe(k)-Ixe(k-1)+Dxe(k-2) (3)

　　式中：△P(k)為輸出調(diào)整量，e(k)為本次偏差，e(k-1)為上次偏差，e(k-2)為上兩次偏差，p、I、D分別為比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)定P、I、D分別取27、3、1.

　　3 電源功能測(cè)試結(jié)果

　　在設(shè)定輸出電壓分別為3 V、5 V和9 V時(shí)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定電源的性能指標(biāo)參數(shù)如下：

　　1)輸出電壓0~9.9V可調(diào)，步進(jìn)為0.1 V,輸出電流可達(dá)1.5 A;

　　2)電壓控制精度范圍為3%~0.71%;

　　3)當(dāng)輸出電壓9 V、輸出電流1.5 A時(shí)，電源的效率為78.78%.

　　4)當(dāng)輸出電壓從3 V到9 V變化時(shí)，負(fù)載調(diào)整率為2.7%~1.1%;

　　5)滿載時(shí)，電壓調(diào)整率小于0.67%;

　　6)紋波電壓占輸出電壓的百分比0.73%~0.62%.

　　4 結(jié)論

　　由以上測(cè)試結(jié)果可知，電源輸出電壓由0~9.9 V步進(jìn)可調(diào)，具有較高的精度和效率。若減小死區(qū)偏差ε的值，可以進(jìn)一步提高電源的恒壓特性及控制精度;當(dāng)輸出功率低時(shí)，因電源單片機(jī)控制及LED顯示模塊會(huì)消耗一定的功率，導(dǎo)致電源的效率降低，若采用液晶顯示及PCB板布線，可望進(jìn)一步提高電源效率和降低紋波干擾。