基于AVR单片机的多功能电源设计

1、基于avr单片机的多功能电源设计随着系统设计技术的进展，在设计和中，系统工程师对电源的要求也越来越高。在嵌入式系统设计是用法8031和74系列时，全部用法74系列集成的电路板都用法单一的5 v电源供电就可以了。当初的供电电源部分不是一个需要太多注重的单元，基本上5 v的电源能满足全部的数字集成电路设计的需要。而近几年来，随着技术的进展，集成电路里的变得越来越小并且工作的越来越低，使得嵌入式系统开发的重点从系统的速度，转到低功耗设计上。因此在同一个嵌入式系统中，存在多种不同电压的电源供电，从低于1 v到高于5 v都存在。而且在系统的稳定性和牢靠性测试时，还要模拟不同的电源故障状况下，比如掉电等，

2、嵌入式系统的稳定性和牢靠性，这也需要用不同的电源来模拟。1 电源系统结构在本文中，提出了一种基于 butterfly的电源设计，能够很好地完成嵌入式系统的供电和系统的测试要求。电源系统的结构1所示。2 硬件设计系统由两种电源电压供电，主电源电压12 v，给目标系统和butterfly(通过一个33 v线性稳压器)提供足够的，另一个电源电压-5 v是用来给功率提供负电压的。主模块是线性，一个10 b的控制该电压，该模块的输出接入电流检测模块，然后从输出端输出。2所示，电源的主要部分是lm723稳压电源，它的参考电压受外部干扰小，而且短路庇护时，它的输出电压为0。lm723输出电压的范围是237

3、v之间。若要lm723输出电压大于2 v，v-引脚可以挺直接地，但是为了能够使输出电压达到0 v，v-引脚应当接起码应为-04 v的负电压，有多种办法能够达到这种要求，一个是用法倒相器把正电压转换为负电压，但是这样会引入噪声干扰，由lm273的技术手册和它内部的结构可知，lm237的参考电压与v-引脚的电压挺直相关，这个引脚的电压必需稳定，而且不能有干扰，因此在这里采纳另一种办法来得到合适的电压，2所示，在电路中，vref=128 v是由u2a，r19，r5和r6从lm723的参考电压得到，它被功放u2b，r1，r2倒相，在节点vm256=-256 v，这就是完成了一个到vref的负反馈，部分

4、地补偿了因为温度对电压的影响，使得参考电压稳定，这里的r19是可调，可以控制vm256点的电压到一个合适的值，使得lm723的输出的基准电压可以微调。tc1321dac衔接到lm732的in引脚上，用来设置输出电压，tcl321有10位的辨别率，2755 v输出电压，积分微分线性度并且输出电压的偏移量小于8 mv，该dac是由butterfly内部的cpu通过i2c控制的。它的参考电压vref128 v。dac的输出电压通过一个容易的低通(由r7和cs构成)，目的是使得输出电压平滑，去除毛刺。因为许多设备不能在反相电压下工作，于是在该电源设计中有电压偏置订正电路，3所示，由r20，r9，r10

5、，r18和u2d构成电压反馈电路，在电源刚刚启动时(这时的dac的输出是0)，这部分电路能够消退负电压输出。这里是用电路来完成，没有用法在软件中加一个常数给dac的办法，这是由于偏移量可能是正当，在软件中dac的常数就应当是一个负值来订正，而这种办法不起作用，由于dac只在无符号数下工作。d1给供电电路提供了庇护使得输出电压不会低于07 v。在电源的输出端，有一个1f的，是用来防止电路的自激振荡，这个电容值不能太大，假如太大电源的输出响应会变慢，cpu控制电源的速度降低了。三极管q1用来放大lm723的电流输出，q1耗散的多余功率p(vinvout)×iout。电阻r14设置了lm7

6、23的电流门限，当r14上的电压达到065 v时，输出电压由微分放大器u2c钳制，此时r14上的电压被微分放大器放大，电压与输出电流的比是1 v1 a。电压放大到56 va以适应butter-fly的vin测量电路的测量要求。电源的控制部分是butterfly，结构3所示，它有良好的用户界面，有五通道的控制杆和六字符的许多外围设备衔接着微控制器，比如扬声器、数据闪存、一个ntc电热调整器、一个光敏和一个rs 232通信端。全部的外围接口都能用来扩展系统的功能。现在，在这个电源设计中用法到lcd、控制杆、jtag、usi(用i2c驱动dac)和一电流庇护指示。dac(u3)和butterfly模

7、块用法ht7533-1线性降压稳压电源供电，该电源不会有高电压输出。为了避开噪声对电源精度的影响，电路中全部的“地”都衔接到电路板上的一点上，并且信号“地”也衔接到同一点上。3 软件设计软件的结构图4所示，基于martin thomas的butterfly演示版代码的gcc接口设计。cpu的工作频率设定为8 mhz，由于在程序中要用到浮点运算，但在电源设计中不需要，所以省电模式都未用法。at-mega169的adc在每一次转换时都会发出中断哀求，电流庇护的优先级高于其他进程，adc的取样来自8次输入的平均值，以消退毛刺，不至于触发错误的过流庇护。adc的一些匹配的常量值在测量电路的参数后再在软

8、件中设置。4 校 准由于要作为测试用的信号源用法，所以电源在用法之前必需校准。校准包括两部分，硬件校准和软件设置，在这个过程中，需要对butterfly的程序举行改写和重新编译。断开butterfly与电源电路的衔接，正确衔接电源电路后，给电路上电，测量电压vplus(12 v)，vminus(-5 v)，vcc(33 v)，vref(128 v)和vm256(-256 v)，这些值应当临近括号中的值，不必与之彻低全都。然后，调整微调电阻r19调节电压vref到128 v。调节后，断电衔接butterfly和电路中的其他部分，然后上电。由于要与硬件一起举行设置，所以在软件中的相关文件中设置一个

9、初始值，以便于后面的校准，在文件dach中：编译代码并写入butteterfly后，输出的电压通过菜单设置为零，通过调整微调电阻r20输出电压调整为零。校零完成。为了计算v2codec*t(vout=1 v)时的值，在butterfly的菜单上输入一个vset电压，如4 v，然后测量vout并且计算出实际的常量：输出电路置为开路(此时的电流输出应为0)，此时电源的显示值记为i0disp，用法如下公式：计算curcodeoffset。下一步，根据新的常量值给butterfly重新编程，为了计算code2curc*t的值，设置一个预设电压值vset，比如5 v，并且衔接一个已知的精确电阻rload大约在47 左右(电流在100 ma左右)，登记此时lcd上电流的显示值idisp，用下面的公式计算：然后在adch中修改此常量值并且重新编译程序，校准完成。该电源同其他高级电源一样，具有短路庇护和过载庇护功能，而且在显示电压电流、功耗，能够精确地模拟主电源，用来测试目标系统在各种不同电源故障下的性能，比如电压下降、电压周期下降、电源线上