基于单片机控制的开关电源及其设计
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如上图右图 所 示 ： 检 测 电 路 也 是 利 用 ＴＬ４３１ 来 实 现 的 ， 当 输 入 电 压 Ｂ 减小时， 由两个电阻组成的采样电路所分压得到的电压小于 ２．５Ｖ 时， ＴＬ４３１ 截止， 其阴极 Ｋ 输 出 高 电 平 ， 经 过 一 个 反 相 器 ， 反 相 器 输出一个低电平， 由单片机检测出来后， 切断 ＴＬ４９４ 的输出， 并通过显 示电路显示当前的欠压保护状态。
（ ３） 单片机直接控制型。即单片机扩展 Ａ／ＤＣ， 不断检测电源的输 出电压， 根据电源输出电压与设定值之差， 输 出 ＰＷＭ 波 ， 直 接 控 制 电 源的工作。这种方式单片机介入电源工作最多。
３．最优设计方案分析 ３．１ 三 种 方 案 比 较 第 一 种 方 案 ： 单 片 机 输 出 一 个 电 压 （ 经 Ｄ／ＡＣ
解 决 了 由 单 片 机 直 接 控 制 型 的 开 关 电 源 普 遍 存 在 的 问 题— ——由 于 单
片机输出的的 ＰＷＭ 脉冲频率低， 导致精度低， 不 能 满 足 要 求 的 问 题 。
因此， 单片机和 ＰＷＭ 芯片相结合， 是一种完全可行的方案。
第三种方案： 是最彻底的单片机控制开关电源， 但对单片机的要
电路原理可知（ 如左图） ， Ｖｒｅｆ 为稳压基
的 实 例 ， 本 实 例 根 据 典 型 ＰＷＭ 芯 片 ＴＬ４９４ 的 应 用 特 点 ， 设 计 了 一 种
准电平， Ｖｒｅｆ 与 Ｕ’维持平衡电压 值 只
基于单片机 ８９ｃ５１ 辅助控制的正向变换器方式开关电源。
相差十几个毫伏， 当输出电压 Ｕｏｕｔ 升
关键词： 开关电源； 占空比； ＰＷＭ； 单片机控制
Βιβλιοθήκη Baidu
１．引言
器， 即可使得 ｔｏｎ 慢慢扩宽， 从而实现软起动。
开 关 电 源 是 利 用 现 代 电 力 电 子 技 术 控 制 功 率 开 关 管 （ ＭＯＳＦＥＴ，
４．１．２ 输出电压的可调整与稳压控制 开 关 电 源 是 借 助 晶 体 管 的
大， 不宜采用。廉价单片机中， ＡＶＲ 系列最快， 具有 ＰＷＭ 输出， 但 ＡＶＲ 单片机的工作频率仍不够高， 只能是勉强使用。
３．２ 比较分析后的结论。通过以上比较分析， 笔者的认为： 第二种
入数据并由 ７４ＬＳ３７７ 将数据锁存， 经 ＤＡＣ０８００ 转换后输出的直流电 压给 ＴＬ４９４ 的 ４ 脚 ， 给 定 不 同 的 基 准 稳 压 电 平 ， 即 可 实 现 不 同 的 电 压 输出。
作者简介： 李祖明， 男， 清远职业技术学院信息科技学院电子教研 室主任， 工程硕士， 助理讲师。
●
（ 上接第 １３９ 页） 本概念、原理和方法的掌 握 情 况 ， 实 验 考 试 考 核 学 生 的综合运用知识能力和动手实践能力， 平时表现考核学生的出勤、课 堂 表 现 、作 业 等 情 况 。理 论 考 试 成 绩 、实 验 成 绩 和 平 时 成 绩 各 占 一 定 比 例 记 入 课 程 总 成 绩 。这 种 考 核 方 法 不 以 理 论 考 试 成 绩 作 为 唯 一 的 考 核 依据， 而是全面考核了学生的理论知识、实践能力和整个学习过程， 因 此比较客观公正， 能够充分调动学生的学习积极性。
（ ２） 单片机和开关电源专用 ＰＷＭ 芯 片 相 结 合 。 此 方 案 利 用 单 片 机扩展 Ａ／Ｄ 转换器， 不断 检 测 电 源 的 输 出 电 压 ， 根 据 电 源 输 出 电 压 与 设定值之差， 调整 Ｄ／Ａ 转换器的输出， 控制 ＰＷＭ 芯片， 间接 控 制 电 源 的工作。这种方式单片机已加入到电源的反馈环中， 代替原来的比较 放大环节， 单片机的程序要采用比较复杂的 ＰＩＤ 算法。
求也高。要求单片机运算速度足够快， 且能输出足够高频率的 ＰＷＭ
４．２．１．１ 输 出 电 压 可 调 控 制 电 路 电 路 的 实 现 是 由 单 片 机 通 过 锁
波 。ＤＳＰ 类 单 片 机 速 度 够 快 ， 但 价 格 也 很 高 ， 占 电 源 总 成 本 的 比 例 太 存器（７４ＬＳ３７７）和 Ｄ／Ａ 转换器（ ＤＡＣ０８００） 实现， 当单片机给 ７４ＬＳ３７７ 送
方式， 即单片机和开关电源专用 ＰＷＭ 控制 芯 片 相 结 合 是 目 前 基 于 单
４．２．１．２ 稳 压 基 准 源 电 路 应 输 出
片机控制的开关电源的最优设计方案。
电压可调的要求， 那么当输出某一电压
４．基于 ８９ｃ５１ 单片机控制的开关电源
值时必须要求稳压， 根据闭环负反馈的
根据上述最优设计方案的结论， 下面举出一个基于此最优方案下
平缓地上升。ＴＬ４９４ 具有软起动功能， 只要在 ４ 脚与 １４ 脚间接上电容 列高频变换滤波得到的输出电压 Ｕｏｕｔ 会降低， 从而达到稳压目的。
８１
科技信息
○计算机与信息技术○ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００７ 年 第 １７ 期
当 输 出 电 压 为 人 为 调 整 （ 升 高 或 降 低 ） 时 ， 则 须 对 Ｖｒｅｆ 进 行 相 应 的调整（ 升高或降低） 才能达到输出稳压的目的。
在 ０．２Ｖ￣１．３Ｖ 之间， 三角波电压高于引脚 ４ 的电压的时间就是控 制 信 号的 ｔｏｎ。因此， 通过调整设定引脚 ４ 的电压便可调整 ＰＷＭ 输出的 ｔｏｎ 时间， 从而使得输出电压可调。根据 ＴＬ４９４ 的资料手册， ４ 脚死区控制 电压的典型值为： ２．８Ｖ 时， 对应 Ｔｔｏｎ＝０； ０Ｖ 时， 对应最大的 ｔｏｎ， 在在这 段电压范围内， 对应的电压值对应了固定的脉宽输出， 以高频变换也 就得到了相应的电压输出， 由此输出可调的目的也就达到了， 这种功 能具体由单片机来实现。
● 参考文献
［ １］ 户川治郎．《实用电源电路设计》［ Ｍ］ ．科学出版社， ２００６．１． ［ ２］ 林渭勋．《现代电力电子技术》［ Ｍ］ ．机械工业出版社， ２００６．１． ［ ３］ 周 士 兵 ， 王 又 钧．《８０９８ 单 片 ＰＷＭ 直 流 调 速 装 置 简 介 》［ Ｊ］ ．计 算 机 应用， １９９８ 年 ４ 期． ［ ４］ ＴＬ４９４ ｓｌｖｓ０７４ｂ．ｐｄｆ［ ＥＢ／ＯＬ］ ．ｗｗｗ．２１ｉｃｓｅａｒｃｈ．ｃｏｍ． ［ ５］ 张 占 松 ． 《开 关 电 源 的 原 理 与 设 计 》［ Ｍ］ ． 电 子 工 业 出 版 社 ， ２００１．０７．０１． ［ ６］ 求是科技．《单片机典型模块设计实例导航》［ Ｍ］ ．人民邮 电 出 版 社 ， ２００４．５． ［ ７］ 倪 海 东 ， 蒋 玉 萍．《高 频 开 关 电 源 集 成 控 制 器 》［ Ｍ］ ．机 械 工 业 出 版 社， ２００４．９．
（２）过 流 保 护 电 路 如上图所示： 过流保护电路的实现是通过 ＣＡ３１４０ 和一个 ＰＮＰ 型 三极管来实现的， 当电流采样信号表现为过流时， 运放 ＣＡ３１４０ 的 ６ 脚输出为一高电平， 使三极管关断， ７４ＬＳ３２ 的 ９ 脚输出为 高 电 平 ， 关 断 ＴＬ４９４ 的 ＰＷＭ 波的输出。同时， 也给单片机一个中断信号， 使显示 电路显示过流保护状态。 ４．２．２ 软件实现 本电路的软件结构包括 初 始 化 ， 预 设 定 及 故 障
源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。利用单片机控制的 的占空比。即： 控制脉冲信号的频率已定（ 周期已定） ， 调整占空比就是
开关电源， 可使开关电源具备更加完善的功能， 智能化进一步提高， 便 调整脉冲有效电平的宽度。比如： 要提高输出电压， 只需调宽控制脉冲
于实时监控。其功能主要包括对运行中的开关电源进行检测、自动显 有效电平的宽度即可。同理， 其稳压原理也是基于此。
ＩＧＢＴ） 开通和关断的时间比率来稳定输出电压的一种新型稳压电源。 开／关（ ＯＮ／ＯＦＦ） 来实现能量交换的， 其输出控制， 由晶体管的导通时间
各种电子、电器设备领域， 计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电 决 定 ， 流 行 的 方 法 是 采 用 ＰＷＭ 控 制 ， 具 体 的 方 法 是 控 制 晶 体 管 导 通
输出电压可调， 随即需要解决的是稳压， 整机要求稳压精度稍为 高一点， 若要采用单片机来稳压的话， 由于单片机运行一条最简单的 指令也需要 １ 个周期， 当采用 １２Ｍ 晶振时， 一个周期为 １ｕｓ， 显然不符 合闭环稳压的要求， 在这时可采用 ＴＬ４９４ 内置的误差放大器来实现闭 环稳压， 实现的原理就是运用电压误差放大器实现的电压负反馈电 路。单片机来给定每一级需要稳压基准点， 以此来实现输出一级电压， 稳定一级电压。
控 制 电 源 的 工 作 。这 种 方 案 中 单 片 机 可 以 只 是 完 成 一 些 弹 性 的 模 拟 给
定， 后面则由开关电源专用 ＰＷＭ 芯片完成一些工作。在这种方案中，
对单片机的要求不是很高， ５１ 系列单片机已可胜任； 从 成 本 上 考 虑 ，
５１ 系 列 单 片 机 和 许 多 ＰＷＭ 控 制 芯 片 的 价 格 低 廉 ； 另 外 ， 此 方 案 充 分
示电源状态； 通过按键进行编程控制； 进行故障自诊断， 对电源功率部
ＴＬ４９４ 的 ４ 脚 是 死 区 时 间 校 正 端 子 ， 此 脚 上 给 定 一 电 压 值 ， 可 得
分实现自动监测； 对电源进行过压、过流保护； 进行实时控制等。
到一固定脉宽信号输出。其原理是： ＴＬ４９４ 内部振荡器的三角波电 压
４．２ 硬、软件实现 ４．２．１ 硬件实现 本电路主要有控制 电 路 、跟 踪 稳 压 电 路 和 保 护 电路组成。原理框图如下所示：
芯片或 ＰＷＭ 方式） ， 用作开关电源的基准电 压 。 这 种 方 案 中 ， 仅 仅 是
用单片机代替了原来开关电源的基准电压， 没有什么实际性的意义。
第 二 种 方 案 ： 由 单 片 机 调 整 Ｄ／ＡＣ 的 输 出 ， 控 制 ＰＷＭ 芯 片 ， 间 接
科技信息
○计算机与信息技术○ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００７ 年 第 １７ 期
基于单片机控制的开关电源及其设计
李祖明 （ 清远职业技术学院信息科技学院 广东 清远 ５１１５００）
摘要： 本文对基于单片机控制的开关电源的可选设计方案进行对比分析， 指出最优设计方案， 并举出实例— ——一种基于单片机 ８９Ｃ５１ 与典 型 ＰＷＭ 控制芯片 ＴＬ４９４ 相结合而实现输出电压可调的开关稳压电源电路， 对设计基于单片机控制的开关电源有很好的参考价值。
４．２．１．３ 保护功能的实现 （１）过 压 、欠 压 保 护
检测程序等构成的， 以单片机 ＡＴ８９Ｃ５１ 为软件控制核心。程序结构框 图如下图所示。科
过 压 、欠 压 保 护 电 路
如上图左图所示： 过压保护的检测电路是利用 ＴＬ４３１ 来实现的， ＴＬ４３１ 的内部含有一个 ２．５Ｖ 的基准电压， 当输入电压 Ｂ 增大， 则由两 个电阻组成的采样电路所分压得到的电 压 大 于 ２．５Ｖ 时 ， ＴＬ４３１ 导 通 ， 其 阴 极 Ｋ 输 出 低 电 平 ， 给 单 片 机 一 个 中 断 信 号 ， 切 断 ＴＬ４９４ 的 输 出 ， 并通过显示电路显示当前的过压保护状态。
２．基于单片机控制的开关电源的可选设计方案
由单片机控制的开关电源， 从对电源输出的控制来说， 可以有三 种控制方式， 因此， 可供选择的设计方案有三种：
（ １） 单片机输出一个电压（ 经 Ｄ／ＡＣ 芯片或 ＰＷＭ 方式） ， 用作开关 电 源 的 基 准 电 压 。这 种 方 案 仅 仅 是 用 单 片 机 代 替 了 原 来 开 关 电 源 的 基 准电压， 可以用按键设定电源的输出电压值， 单片机并没有加入电源 的反馈环， 电源电路并没有什么改动。这种方式最简单。
４．１ 工作原理
高 时 ， Ｕ’的 电 压 值 必 定 升 高 ， 则 误 差 放
４．１．１ 电源软起动的实现 正向变换器方 式 的 开 关 电 源 在 输 入 电
大 器 的 输 出 电 压 会 下 降 ， 使 得 ＴＬ４９４
压接通时， 会产生极强的充电电流， 因此需要通过软起动使输出电压
内部的 ＰＷＭ 波输出脉宽变窄。经一系
（ ３） 单片机直接控制型。即单片机扩展 Ａ／ＤＣ， 不断检测电源的输 出电压， 根据电源输出电压与设定值之差， 输 出 ＰＷＭ 波 ， 直 接 控 制 电 源的工作。这种方式单片机介入电源工作最多。
３．最优设计方案分析 ３．１ 三 种 方 案 比 较 第 一 种 方 案 ： 单 片 机 输 出 一 个 电 压 （ 经 Ｄ／ＡＣ
解 决 了 由 单 片 机 直 接 控 制 型 的 开 关 电 源 普 遍 存 在 的 问 题— ——由 于 单
片机输出的的 ＰＷＭ 脉冲频率低， 导致精度低， 不 能 满 足 要 求 的 问 题 。
因此， 单片机和 ＰＷＭ 芯片相结合， 是一种完全可行的方案。
第三种方案： 是最彻底的单片机控制开关电源， 但对单片机的要
电路原理可知（ 如左图） ， Ｖｒｅｆ 为稳压基
的 实 例 ， 本 实 例 根 据 典 型 ＰＷＭ 芯 片 ＴＬ４９４ 的 应 用 特 点 ， 设 计 了 一 种
准电平， Ｖｒｅｆ 与 Ｕ’维持平衡电压 值 只
基于单片机 ８９ｃ５１ 辅助控制的正向变换器方式开关电源。
相差十几个毫伏， 当输出电压 Ｕｏｕｔ 升
关键词： 开关电源； 占空比； ＰＷＭ； 单片机控制
Βιβλιοθήκη Baidu
１．引言
器， 即可使得 ｔｏｎ 慢慢扩宽， 从而实现软起动。
开 关 电 源 是 利 用 现 代 电 力 电 子 技 术 控 制 功 率 开 关 管 （ ＭＯＳＦＥＴ，
４．１．２ 输出电压的可调整与稳压控制 开 关 电 源 是 借 助 晶 体 管 的
大， 不宜采用。廉价单片机中， ＡＶＲ 系列最快， 具有 ＰＷＭ 输出， 但 ＡＶＲ 单片机的工作频率仍不够高， 只能是勉强使用。
３．２ 比较分析后的结论。通过以上比较分析， 笔者的认为： 第二种
入数据并由 ７４ＬＳ３７７ 将数据锁存， 经 ＤＡＣ０８００ 转换后输出的直流电 压给 ＴＬ４９４ 的 ４ 脚 ， 给 定 不 同 的 基 准 稳 压 电 平 ， 即 可 实 现 不 同 的 电 压 输出。
作者简介： 李祖明， 男， 清远职业技术学院信息科技学院电子教研 室主任， 工程硕士， 助理讲师。
●
（ 上接第 １３９ 页） 本概念、原理和方法的掌 握 情 况 ， 实 验 考 试 考 核 学 生 的综合运用知识能力和动手实践能力， 平时表现考核学生的出勤、课 堂 表 现 、作 业 等 情 况 。理 论 考 试 成 绩 、实 验 成 绩 和 平 时 成 绩 各 占 一 定 比 例 记 入 课 程 总 成 绩 。这 种 考 核 方 法 不 以 理 论 考 试 成 绩 作 为 唯 一 的 考 核 依据， 而是全面考核了学生的理论知识、实践能力和整个学习过程， 因 此比较客观公正， 能够充分调动学生的学习积极性。
（ ２） 单片机和开关电源专用 ＰＷＭ 芯 片 相 结 合 。 此 方 案 利 用 单 片 机扩展 Ａ／Ｄ 转换器， 不断 检 测 电 源 的 输 出 电 压 ， 根 据 电 源 输 出 电 压 与 设定值之差， 调整 Ｄ／Ａ 转换器的输出， 控制 ＰＷＭ 芯片， 间接 控 制 电 源 的工作。这种方式单片机已加入到电源的反馈环中， 代替原来的比较 放大环节， 单片机的程序要采用比较复杂的 ＰＩＤ 算法。
求也高。要求单片机运算速度足够快， 且能输出足够高频率的 ＰＷＭ
４．２．１．１ 输 出 电 压 可 调 控 制 电 路 电 路 的 实 现 是 由 单 片 机 通 过 锁
波 。ＤＳＰ 类 单 片 机 速 度 够 快 ， 但 价 格 也 很 高 ， 占 电 源 总 成 本 的 比 例 太 存器（７４ＬＳ３７７）和 Ｄ／Ａ 转换器（ ＤＡＣ０８００） 实现， 当单片机给 ７４ＬＳ３７７ 送
方式， 即单片机和开关电源专用 ＰＷＭ 控制 芯 片 相 结 合 是 目 前 基 于 单
４．２．１．２ 稳 压 基 准 源 电 路 应 输 出
片机控制的开关电源的最优设计方案。
电压可调的要求， 那么当输出某一电压
４．基于 ８９ｃ５１ 单片机控制的开关电源
值时必须要求稳压， 根据闭环负反馈的
根据上述最优设计方案的结论， 下面举出一个基于此最优方案下
平缓地上升。ＴＬ４９４ 具有软起动功能， 只要在 ４ 脚与 １４ 脚间接上电容 列高频变换滤波得到的输出电压 Ｕｏｕｔ 会降低， 从而达到稳压目的。
８１
科技信息
○计算机与信息技术○ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００７ 年 第 １７ 期
当 输 出 电 压 为 人 为 调 整 （ 升 高 或 降 低 ） 时 ， 则 须 对 Ｖｒｅｆ 进 行 相 应 的调整（ 升高或降低） 才能达到输出稳压的目的。
在 ０．２Ｖ￣１．３Ｖ 之间， 三角波电压高于引脚 ４ 的电压的时间就是控 制 信 号的 ｔｏｎ。因此， 通过调整设定引脚 ４ 的电压便可调整 ＰＷＭ 输出的 ｔｏｎ 时间， 从而使得输出电压可调。根据 ＴＬ４９４ 的资料手册， ４ 脚死区控制 电压的典型值为： ２．８Ｖ 时， 对应 Ｔｔｏｎ＝０； ０Ｖ 时， 对应最大的 ｔｏｎ， 在在这 段电压范围内， 对应的电压值对应了固定的脉宽输出， 以高频变换也 就得到了相应的电压输出， 由此输出可调的目的也就达到了， 这种功 能具体由单片机来实现。
● 参考文献
［ １］ 户川治郎．《实用电源电路设计》［ Ｍ］ ．科学出版社， ２００６．１． ［ ２］ 林渭勋．《现代电力电子技术》［ Ｍ］ ．机械工业出版社， ２００６．１． ［ ３］ 周 士 兵 ， 王 又 钧．《８０９８ 单 片 ＰＷＭ 直 流 调 速 装 置 简 介 》［ Ｊ］ ．计 算 机 应用， １９９８ 年 ４ 期． ［ ４］ ＴＬ４９４ ｓｌｖｓ０７４ｂ．ｐｄｆ［ ＥＢ／ＯＬ］ ．ｗｗｗ．２１ｉｃｓｅａｒｃｈ．ｃｏｍ． ［ ５］ 张 占 松 ． 《开 关 电 源 的 原 理 与 设 计 》［ Ｍ］ ． 电 子 工 业 出 版 社 ， ２００１．０７．０１． ［ ６］ 求是科技．《单片机典型模块设计实例导航》［ Ｍ］ ．人民邮 电 出 版 社 ， ２００４．５． ［ ７］ 倪 海 东 ， 蒋 玉 萍．《高 频 开 关 电 源 集 成 控 制 器 》［ Ｍ］ ．机 械 工 业 出 版 社， ２００４．９．
（２）过 流 保 护 电 路 如上图所示： 过流保护电路的实现是通过 ＣＡ３１４０ 和一个 ＰＮＰ 型 三极管来实现的， 当电流采样信号表现为过流时， 运放 ＣＡ３１４０ 的 ６ 脚输出为一高电平， 使三极管关断， ７４ＬＳ３２ 的 ９ 脚输出为 高 电 平 ， 关 断 ＴＬ４９４ 的 ＰＷＭ 波的输出。同时， 也给单片机一个中断信号， 使显示 电路显示过流保护状态。 ４．２．２ 软件实现 本电路的软件结构包括 初 始 化 ， 预 设 定 及 故 障
源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。利用单片机控制的 的占空比。即： 控制脉冲信号的频率已定（ 周期已定） ， 调整占空比就是
开关电源， 可使开关电源具备更加完善的功能， 智能化进一步提高， 便 调整脉冲有效电平的宽度。比如： 要提高输出电压， 只需调宽控制脉冲
于实时监控。其功能主要包括对运行中的开关电源进行检测、自动显 有效电平的宽度即可。同理， 其稳压原理也是基于此。
ＩＧＢＴ） 开通和关断的时间比率来稳定输出电压的一种新型稳压电源。 开／关（ ＯＮ／ＯＦＦ） 来实现能量交换的， 其输出控制， 由晶体管的导通时间
各种电子、电器设备领域， 计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电 决 定 ， 流 行 的 方 法 是 采 用 ＰＷＭ 控 制 ， 具 体 的 方 法 是 控 制 晶 体 管 导 通
输出电压可调， 随即需要解决的是稳压， 整机要求稳压精度稍为 高一点， 若要采用单片机来稳压的话， 由于单片机运行一条最简单的 指令也需要 １ 个周期， 当采用 １２Ｍ 晶振时， 一个周期为 １ｕｓ， 显然不符 合闭环稳压的要求， 在这时可采用 ＴＬ４９４ 内置的误差放大器来实现闭 环稳压， 实现的原理就是运用电压误差放大器实现的电压负反馈电 路。单片机来给定每一级需要稳压基准点， 以此来实现输出一级电压， 稳定一级电压。
控 制 电 源 的 工 作 。这 种 方 案 中 单 片 机 可 以 只 是 完 成 一 些 弹 性 的 模 拟 给
定， 后面则由开关电源专用 ＰＷＭ 芯片完成一些工作。在这种方案中，
对单片机的要求不是很高， ５１ 系列单片机已可胜任； 从 成 本 上 考 虑 ，
５１ 系 列 单 片 机 和 许 多 ＰＷＭ 控 制 芯 片 的 价 格 低 廉 ； 另 外 ， 此 方 案 充 分
示电源状态； 通过按键进行编程控制； 进行故障自诊断， 对电源功率部
ＴＬ４９４ 的 ４ 脚 是 死 区 时 间 校 正 端 子 ， 此 脚 上 给 定 一 电 压 值 ， 可 得
分实现自动监测； 对电源进行过压、过流保护； 进行实时控制等。
到一固定脉宽信号输出。其原理是： ＴＬ４９４ 内部振荡器的三角波电 压
４．２ 硬、软件实现 ４．２．１ 硬件实现 本电路主要有控制 电 路 、跟 踪 稳 压 电 路 和 保 护 电路组成。原理框图如下所示：
芯片或 ＰＷＭ 方式） ， 用作开关电源的基准电 压 。 这 种 方 案 中 ， 仅 仅 是
用单片机代替了原来开关电源的基准电压， 没有什么实际性的意义。
第 二 种 方 案 ： 由 单 片 机 调 整 Ｄ／ＡＣ 的 输 出 ， 控 制 ＰＷＭ 芯 片 ， 间 接
科技信息
○计算机与信息技术○ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００７ 年 第 １７ 期
基于单片机控制的开关电源及其设计
李祖明 （ 清远职业技术学院信息科技学院 广东 清远 ５１１５００）
摘要： 本文对基于单片机控制的开关电源的可选设计方案进行对比分析， 指出最优设计方案， 并举出实例— ——一种基于单片机 ８９Ｃ５１ 与典 型 ＰＷＭ 控制芯片 ＴＬ４９４ 相结合而实现输出电压可调的开关稳压电源电路， 对设计基于单片机控制的开关电源有很好的参考价值。
４．２．１．３ 保护功能的实现 （１）过 压 、欠 压 保 护
检测程序等构成的， 以单片机 ＡＴ８９Ｃ５１ 为软件控制核心。程序结构框 图如下图所示。科
过 压 、欠 压 保 护 电 路
如上图左图所示： 过压保护的检测电路是利用 ＴＬ４３１ 来实现的， ＴＬ４３１ 的内部含有一个 ２．５Ｖ 的基准电压， 当输入电压 Ｂ 增大， 则由两 个电阻组成的采样电路所分压得到的电 压 大 于 ２．５Ｖ 时 ， ＴＬ４３１ 导 通 ， 其 阴 极 Ｋ 输 出 低 电 平 ， 给 单 片 机 一 个 中 断 信 号 ， 切 断 ＴＬ４９４ 的 输 出 ， 并通过显示电路显示当前的过压保护状态。
２．基于单片机控制的开关电源的可选设计方案
由单片机控制的开关电源， 从对电源输出的控制来说， 可以有三 种控制方式， 因此， 可供选择的设计方案有三种：
（ １） 单片机输出一个电压（ 经 Ｄ／ＡＣ 芯片或 ＰＷＭ 方式） ， 用作开关 电 源 的 基 准 电 压 。这 种 方 案 仅 仅 是 用 单 片 机 代 替 了 原 来 开 关 电 源 的 基 准电压， 可以用按键设定电源的输出电压值， 单片机并没有加入电源 的反馈环， 电源电路并没有什么改动。这种方式最简单。
４．１ 工作原理
高 时 ， Ｕ’的 电 压 值 必 定 升 高 ， 则 误 差 放
４．１．１ 电源软起动的实现 正向变换器方 式 的 开 关 电 源 在 输 入 电
大 器 的 输 出 电 压 会 下 降 ， 使 得 ＴＬ４９４
压接通时， 会产生极强的充电电流， 因此需要通过软起动使输出电压
内部的 ＰＷＭ 波输出脉宽变窄。经一系