基于单片机的数控开关电源设计

摘要：基于单片机的数控开关电源是利用单片机实现对开关电源的输出电压设定、输出电压步进调整、输出电压和输出电流显示等数字控制。本文设计的数控开关电源由两部分组成。开关电源部分采用基于PWM控制的不对称半桥功率变换器，由模拟控制芯片KA3525产生PWM信号经驱动电路实现对功率变换电路的输出电压控制，实现电压的稳定输出。数控部分采用凌阳单片机的D/A输出对KA3525的误差比较器的参考端进行数字给定，实现对输出电压的设定、步进调整和显示等功能。文中给出了系统设计框图，对各部分电路进行了分析，并给出了必要的实验波形，经测试证实设计方法是可行的。将成熟的单片机技术与现有的开关电源技术进行简单结合实现数控，值得借鉴。

1、引言

现实的生活和实验中，常常要用到各种各样的电源，电压要求多样。如何设计一个电压稳定，输出电压精度高，并且调节范围大的电压源，成了电子技术应用的热点。在市面上，各种电源产品各式各样，有可调节的和固定的。但是普遍存在一些问题，如转换效率低，功耗大，输出精度不高，可调节范围过小，不能满足特定电压的要求，输出不够稳定，纹波电流过大，并且普遍采用可调电阻器调节，操作难度大，易磨损老化。

针对以上问题，本文采用基于KA3525PWM控制芯片的不对称半桥式功率变换器，并采用16位凌阳单片机作为数控核心，通过其内置的D/A输出调制PWM，提高了电源的输出精度和效率，并且方便使用者操作，实现了基于单片机的数控开关电源。

2、基于单片机的数控开关电源系统组成

本数控开关电源，采用凌阳单片机实现对基于PWM控制的不对称半桥式功率变换器的数字控制，实现直流输出电压0V～40V设定和步进值为1连续调整，最大输出电流为2A。同时实现了对输出电压和输出电流的显示等功能。系统框图如图1所示。系统主要包括：PWM控制的开关电源模拟电路部分和凌阳单片机组成的数控部分。