摘 要：单片机作为数字电源的重要组成部件，对数字电源的使用功能和控制质量具有非常重要的意义和作用。本文在研究中主要以数字电源设计为核心，探究基于单片机的数字电源设计方式，为相关研究人员提供一定的帮助。

关键词：单片机；数字电源；设计方式；研究

数字电源在实际使用中主要通过数字技术实现对电源保护、控制以及通信的一种新型电源技术，并具有良好的响应特性与数字环路控制特性，其灵活性和适应性使得数字电源具有运行监控能力，可以满足用户的电源需求。基于单片机的数字电源在原有数字电源的基础上，提高了数字电源的综合性能，并为数字电源提供较大的分辨率，提高数字电源的集成度，进而实现数字电源瞬间响应，强化数字电源的灵活性，进而为用户带来更高的使用体验。对此，在这样的环境背景下，探究基于单片机的数字电源设计方式具有非常重要的现实意义。

一、主回路设计

基于单片机的数字电源主回路主要以Boost变换器為核心，又叫做升压变换器，属于三端开关型稳压器，其线路包括开关管、电容以及电感，在实际应用中具有升压、稳压的功能。Boost变换器结构简单，实际操作流程少，无需采取隔离措施，升压比一般不会高于5，属于小功率电路。但是在实际设计中，由于这些特点，使得Boost变换器在实际使用中会出现输出电压波纹过大的问题，对此，相关设计人员要做好相应措施，抑制Boost变换器输出电压波纹，以保证主回路设计的合理性和科学性。单片机主控制器为AT89S52，利用预设键盘扫描程序，在启动键盘时单片机会将数据从串口传输到数码管驱动芯片，并将PO口传送到DAC0832，以实现数字电源基本操作，其整体结构为图1所示。结合数字电源设计要求，本文主要提出两种控制方案，一是MCU与模拟PWM组合而成的控制芯片方案，二是单有PWM控制的电源设计方。PWM控制芯片可以有效提高数字电源，提高数字电源的集成度与灵活度，但这种方式成本相对较高。对此，两个方案综合考虑下，应选择第一种模拟技术PWM与MCU控制方式，在保证数字电源精度与分辨率的基础上，提高数字控制功能。

二、数码显示电路

数码显示电路包括2个数码管、2个74LS164，数码管要选择具备小数点的LED数码管，按照电压输出容量与范围要求，这2个数码管要分别显示出输出电路个人和小数点位，设计14个驱动线控制数码管。在实际设计中，为了减少CPU口线，设计人员可以将RXD与TXD利用74LS164实现串并转换，其中74LS164包含寄存器，可以在脉冲上升的情况下，将串行数据保存在输出端，当输出端电路达到低电位时，对应字段就会被点亮，实现数码显示功能。

三、硬件电路设计

在单片机控制电路方面，单片机中包含2个并行口，在设计中可以代替数据输出口、时钟控制信号，由P2控制S2、S3、S4等按键，对应P2、1、P2、2与P2、3进行控制。S2表示“0、1v”，提高电压值；S3表示“-0、1v”，降低电压值。在数模转换电路中，其结构主要包括单片机、数模转换器、UA741运放器等部件，其中数模转换器作为一种8位转换器，在实际使用中其内部具备输入寄存器与DAC寄存器，可以提高数据转换效率，结合数模转换时间设置。对此，设计人员要选择单缓冲寄存模式，将芯片CS接口连接P2、7口，同时XFER要与WR2连接，保证系统处于有效运行状态，通过系统软件对P2、7端口进行控制，保证PO端口数据成功传输到数模转换器中。

四、参数设计

在基于单片机的数字电源系统中，控制电路选用UC3843芯片进行开关管控制，作为8脚电流控制器，其参数设计如下：结合电容充放电情况，以时钟信号为辅助控制，充电时控制电路内部时钟要保持低电平，其中RT、CT是决定内部时钟频率与占比的关键因素，关系式为：tC=0、55RTCT；tD=RTCTln（0、0063RT-2、7/0、0063RT-4），由此得出开关频率为50千赫兹，RT、CT数值为3、4、7。对于变压器而言，变压器的核心任务就是传输功率，为电源及时传输能量，同时还要通过调整初级和次级匝数比得到输出电压，实现变压器的安全隔离。输出功率要使用EI33磁芯，其有效截面积为126、2mm2。为了防止铁芯饱和，按照铁损、铜损统一原则，其磁感应强度控制在100mT左右，最小匝数为12。

五、结语

本文通过对基于单片机数字电源设计方式的研究，从主回路设计、数码显示器、硬件电路设计以及参数设计等方面入手，不断提高数字电源的使用性能，进而实现基于单片机数字电源的高效运行，促进单片机在数字电源设计中的应用。

参考文献：

[1]宋聚海，陈克选，肖笑，王晓非，张磊磊. 基于单片机控制的数字脉冲电火花电源设计[J]. 机械与电子，2009，11：40-43.

[2]刘玉斌. 基于单片机的数字控制电源系统设计[J]. 信息系统工程，2014，11：31-32.

作者简介：蔡怀果（1993-4），男，福建省福鼎市 ，汉，学历：在读本科生，单位：福建省武夷学院机电工程学院，研究方向：电子信息工程。