基于AVR单片机PWM功能的数控恒流源研制
随着电子技术的深入发展，各种智能仪器越来越多，涉及领域越来越广，而仪器对电源的要求也越来越高。现今，电源设备有朝着数字化方向发展的趋势。然而绝大多数数控电源设计是通过高位数的A/D和D/A芯片来实现的大电流电感，这虽然能获得较高的精度，但也使得成本大为增加。本文介绍一种基于AVR单片机PWM功能的低成本高精度数控恒流源，能够精确实现0～2A恒流。
系统框图
图1为系统的总体框图。本系统通过小键盘和LCD实现人机交流，小键盘负责接收要实现的电流值，LCD 12864负责显示。AVR单片机根据输入的电流值产生对应的PWM波，经过滤波和功放电路后对压工字电感器控恒流元件进行电感器原理图控制，产生电流，电流再经过采样电阻到达负载。同时，对采样电阻两端信号进行差分和放大，送入ADC。单片机根据采集到的值调整PWM输出，从而调整了输出电流。如此反复，直到电流达到设定要求。
图1 数控恒流源系统框图
模块介绍
1 人机接口模块
本模块包括小键盘电路和液晶显示电路。键盘设计为3×4键盘，由数字键0～9，功能键“删除”及“确认”组成，采用反转法实现键值识别。显示电路由带中文字库的LCD 12864构成，该液晶可以每行8个汉字显示4行。由于这部分电路比较简单，在此不详述。
2 核心控制模块
系统的核心控制模块为AVR单片机（ATMEGA 16L）。主要使用了AVR的PWM功能和A/D功能。
AVR单片机片内有一个具有16位PWM功能的定时/计数器。在普通模式下，计数器不停地累加，计到最大值（TOP=0xffff）后溢出，返回到最小值0x0000重新开始。当启用PWM功能即在单片机的快速PWM模式下，通过调整OCR1A的值可实现输出PWM波的占空比变化。产生PWM波形的机理是：PWM引脚电平在发生匹配时（匹配值为0～0xffff之间的值，如绕行电感器图2中的C），以及在计数器清零（从MAX变为BOTTOM）的那一个定时器时钟周期内发生跳变，具体实现过程如图2所示。
图2 PWM波产生过程
图2中的C～F为OCR1A匹配值。从图中可见，波形在每个匹配值处以及计数清零时输出发生变化，从而实现了PWM波。由于OCR1A的值可以从0x0000到0xffff，共有65535个值，因此PWM波的最大分辨率为1/65535，满足系统分辨率设计要求。PWM波的频率为：
（1）
其中，fclk_I/O为系统时钟频率 （7.3728MHz），N为分频系数（取1、8、64、256或1024）。在N取1时，根据式（1）得PWM波的最大频率为7.3728MHz；当N取1024时，PWM波的最小频率为 7.2kHz。本系统N取256，PWM波频率为28.8kHz。
单片机内部有1个10位的逐次逼近型ADC，当使用片内VCC作为参考电压Vref，其分辨率为：
（2）
若使用片内的2.56V基准源作为参考电压，依据式（2）可得到其分辨率为0.003V。
当系统需要更高的分辨率时，可以通过软件补偿的方法来实现。具体实现方法可参考相关资料。
3 滤波和功放模块
图3 二阶RC低通滤波电路
PWM波产生后不能直接用于控制MO塑封电感器SFET，需把其变成能随占空比变化而变化的直流电压。在此，我们选用二阶RC低通无源滤波器，并取得了很好的效果。
二阶RC低通无源滤波器的系统函数为：
（3）
其中，A为通带增益，Q为品质因素， ω0为截止频率。根据式（1）算出PWM波的频率，取截止频率为30kHz，由式（3）可确定对应的电阻、电容值。
由于无源滤波器的负载能力差，信号经过二阶无源滤波网络后衰减比较厉害，需要增加一级功率放大电路。功放电路比较简单，也有经典电路，限于篇幅不再赘述。
4 恒流源模块
恒流源采用的是压控恒流元件IRF540，它的VGS为20V，ID为33A。截止时，最大漏电流为1μA，导通电阻仅有0.04Ω，图4为IRF540的特性曲线。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
关于IGBT导通延迟时间的精确测量方法0 引 言 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是GTR和MOSFET的一种新型复合器件，自问世以来就以输入阻抗高，开关速度快，通态压降低，阻断电压高，承受电流大等优点成为当今功率半导体器件中的主流开关器件
MPPT控制器有些疑惑是在这个板块吗新人来请教，目前在做一些MPPT充放电控制器的任务，有些疑惑想请教，不知道对应咱们21ic的哪个版块，应该属于电源技术部分吧什么问题 可以发来大家看看MPPT控制+充电的芯片可以参考如韵电子的CN3791,CN3722david0715 发表于 2015-3-4 16:47MPPT控制+充电的芯片可以参考如韵电子的CN3791,CN3722谢谢，我现在是在TI的c2000选型jjjyufan
TVS在这个电路中，各点电势怎么样计算？ 本帖最后由 pyl77434616 于 2015-5-29 16:41 编辑 请高手给个分析计算方法！！！这个是采集交流电网我，通过串联限流电阻、TVS管、反向截止二极管、光耦，光耦后级产生和交流电压峰值成正比的脉冲波形。 单片机采样脉冲的最大值，折算后得出前级的交流电压。 图片中各点电势已经测量出来。 3W75K电阻上分压42V，TVS分压120V，M7分压52V，可