电子产品世界

1．2开关电源数字控制的特点与应用

所谓电源的数字控制，也称为“回路内部的处理器”，是指控制器能在数字域执行所有系统控制算法。它必须对两个数字串进行比较以产生脉冲宽度来驱动电源开关，而不是使用传统模拟PWM比较器。它会将所有模拟系统参数转换成数字信号，并在数字域利用这些数据计算控制响应，然后将新产生的控制信息加传至系统。

数字控制电源系统有以下特点：

（1）以数字信号处理器DSP或单片机为核心，将数字电源驱动器及PWM控制器作为控制对象而构成的智能化开关电源系统。

（2）采用“整合数字电源”技术，实现了开关电源中模拟组件与数字组件的优化组合。

（3）高集成度，实现了电源系统单片集成化，将大量的分立元器件整合到一个芯片或一组芯片中。

（4）能充分发挥数字信号处理器及微控制器的优势，使所设计的数字电源达到高技术指标。

这种技术可用于负载时间恒定的应用中，使电源运行在高频状态，如功率因数校正、非中断电源、多个化学电池译电和电机控制；还可用于采用若干可配置的PWM内核及控制、诊断和接口电路的手机以及PDA的PMU等其他应用。运行时间控制电路中的子电路或外设可为其电流状态提供最适宜的运行电压，以节能。数字电源控制可使调节器更加灵敏。

2 基于数字控制技术开关电源的方案

结合当前的数字控制技术和流行的电源管理模式，我们提出了以下两种方案。

2．1基于单片机控制的开关电源

随着电子技术的迅猛发展和超大规模集成电路设计的进一步提高，单片机技术也得到了迅速发展，已经在智能仪器仪表、工业检测控制、电力电子、汽车电子、机电一体化等方面得到了广泛的应用，并取得了巨大的成果。利用单片机作为控制核心，设计方法容易掌握，而且对单片机的要求不高，成本比较低。该方案采用单片机通过外接A／D转换芯片进行采样，采样后对得到的数据进行运算和调节，再把结果通过D／A转换后传到PWM芯片中，实现单片机对开关电源的间接控制。其原理结构如图2

其中：单片机采用MCS51；A／D转换器采用TLC2543芯片，该芯片的接口方式采用串口，这种方式相对于并口方式，具有接口简单，便于扩展，体积小的特点。TLC2543的接口是典型的SPI接口，它与MCS51单片机相连接时，其硬件电路非常简单。但由于MCS51没有标准的SPI接口，只能在程序中模仿SPI的操作方式对TLC2543进行操作，因而程序要复杂一些。D／A转换器采用TLC5615芯片与MCS51连接，同样接口也采用串行方式。“看门狗”（Watchdog）为单片机提供上电复位信号，当程序紊乱或电压失常时启动内部的“看门狗”电路强迫单片机复位，使程序从头开始工作；具有512字节的EPROM存储单元，用来存放各种重要数据，以备交流后重要数据丢失；外接有串口，通过电平转换连接RS-485或者RS-232，实现了开关电源与上位机的信号传输；LCD、键盘接口电路实现了人机交换。

关键词： 研究 开关电源 控制 数字化 基于 电源 DSP