ATMEGA16实现开关电源制作(2)

　　将50 kΩ电位器(电压采样电阻)的两端并在电源输出端(V0端与地端)，中间引脚接到单片机的ADC0脚。实现A/D对输出电压的采样，电路如图5所示。

　　图5 输出电压采样电路

　　2 反馈程序设计

　　系统通过采集输出电压值，与设定输出电压值进行比较，根据偏差的大小和极性控制图4中PWM端信号的占空比，进而改变开关管的导通时间，实现电压闭环负反馈。为了避免由于频繁动作所引起的振荡，软件中应用了带死区的PID控制算法。

　　程序流程图如图6所示。通过A/D检测得到实际输出电压c(k)，将设定电压r(k)与实测电压c(k)比较，得本次偏差值e(k)。当|e(k)|≤ε(ε为死区偏差)时，不进行调节;当e(k)不在死区范围时即进行PID调节，计算公式如式(3)所示。

　　图6 带死区的PID控制程度流程图

　　△P(k)=Pxe(k)-Ixe(k-1)+Dxe(k-2) (3)

　　式中：△P(k)为输出调整量，e(k)为本次偏差，e(k-1)为上次偏差，e(k-2)为上两次偏差，p、I、D分别为比例系数、积分系数、微分系数，经实验设定P、I、D分别取27、3、1.

　　3 电源功能测试结果

　　在设定输出电压分别为3 V、5 V和9 V时，经实验测定电源的性能指标参数如下：

　　1)输出电压0~9.9V可调，步进为0.1 V,输出电流可达1.5 A;

　　2)电压控制精度范围为3%~0.71%;

　　3)当输出电压9 V、输出电流1.5 A时，电源的效率为78.78%.

　　4)当输出电压从3 V到9 V变化时，负载调整率为2.7%~1.1%;

　　5)满载时，电压调整率小于0.67%;

　　6)纹波电压占输出电压的百分比0.73%~0.62%.

　　4 结论

　　由以上测试结果可知，电源输出电压由0~9.9 V步进可调，具有较高的精度和效率。若减小死区偏差ε的值，可以进一步提高电源的恒压特性及控制精度;当输出功率低时，因电源单片机控制及LED显示模块会消耗一定的功率，导致电源的效率降低，若采用液晶显示及PCB板布线，可望进一步提高电源效率和降低纹波干扰。