### 单片机控制输出电压的开关电源
#### 基本原理
本文介绍了一种利用单片机控制输出电压范围在00.0V~12.0V且步幅为0.1V的开关电源的设计方法。该设计不仅实现了输出电压的精确控制,而且由于采用了单片机技术,也为电源提供了进一步的功能扩展空间。
开关电源的基本工作原理基于键盘输入的目标电压值,通过数/模转换器(DAC)来控制输出电压。这一过程的核心在于脉宽调制(PWM)控制器,这里使用的是TL494集成电路。该控制器能够根据反馈电压调整PWM信号的占空比,从而改变电源输出电压。具体来说,TL494的1脚和2脚分别用于接收输出电压和参考电压。当1脚的电压低于2脚时,TL494会增加PWM信号的宽度,使功率管的导通时间增加,从而提高输出电压;反之则降低PWM信号宽度,减少导通时间,降低输出电压。当两脚电压相等时,输出电压保持稳定。
为了实现输出电压的可调性,本设计通过单片机和数/模转换器生成一个精确的参考电压(U0)来控制TL494的2脚,进而控制开关电源的输出电压(U)。这种控制方式使得用户可以通过键盘设置所需的输出电压值,并通过数/模转换器将该值转换为相应的电压,以此来调整电源的输出。
#### 单片机系统
单片机系统是整个设计的关键部分,主要包括以下几个组件:
1. **89C51单片机**:作为控制核心,负责处理键盘输入、控制显示以及通过数/模转换器输出控制电压。
2. **键盘**:用于用户输入目标输出电压值。本设计中,键盘可以输入0~9的数字,以设置00.0V~12.0V之间的输出电压,步幅为0.1V。
3. **数码显示**:用于显示当前设置的输出电压值。通过三位数码管循环显示电压值,小数点位于第二位。
4. **数/模转换器(DAC)**:选用的是8位的DAC0832,用于将单片机输出的数字电压值转换成模拟电压信号。采用单缓冲方式,实现快速转换。
### 键盘设计
键盘的设计相对简单,通过89C51单片机的I/O口进行扫描和读取。当按下键盘上的数字键时,对应的电压值会通过程序处理后,显示在数码管上,同时通过数/模转换器将该数值转换为模拟电压信号,用以控制开关电源的输出电压。
### 数码显示器
本设计中的数码显示器由三位数码管组成,通过单片机的P0口输出显示电压值,并通过P2.1~P2.3引脚控制的锁存器传输到相应的数码管,实现电压值的动态显示。小数点设在第二位,方便用户识别当前设置的电压值。
### 数/模转换器
数/模转换器(DAC)是实现精确电压控制的关键组件之一。本设计中使用的是8位数/模转换器DAC0832,通过单缓冲方式工作,实现数字电压值向模拟电压信号的快速转换。这种方式简化了电路设计,同时确保了输出电压的稳定性。
通过上述设计,该单片机控制的开关电源不仅能够实现00.0V~12.0V范围内以0.1V步幅的输出电压调节,还具有结构简单、易于扩展等特点,为需要精确电压控制的应用提供了一种有效解决方案。
