1 引言
msp430系列微控制器是美國ti公司生產的新一代16位微控制器，是一種超低功耗的混合訊號處理器(mixedsignal processor)，它具有低電壓、超低功耗、強大的處理能力、系統工作穩定、豐富的片內外設、方便開發等優點，具有很高的價效比，在工程控制等領域有著極其廣泛的應用範圍。開關boost穩壓電源利用開關器件控制、無源磁性元件及電容元件的能量儲存特性，從輸入電壓源獲取分離的能量，暫時把能量以磁場的形式儲存在電感器中，或以電場的形式儲存在電容器中，然後將能量轉換到負載。對dc—dc主迴路採用boost公升壓斬波電路。
2 系統結構和總設計方案
本開關穩壓電源是以msp430f449為主控制器件，它是ti公司生產的16位超低功耗特性的功能強大的微控制器，其低功耗的優點有利於系統效率高的要求，且其adcl2是高精度的12位a／d轉換模組，有高速、通用的特點。這裡使用msp430完成電壓反饋的pi調節；pwm波產生，基準電壓設定；電壓電流顯示；過電流保護等。
系統框圖如圖1所示。
3 硬體電路設計
3．1 dc／dc轉換電路設計
系統主硬體電路由電源部分、整流濾波電路、dc／dc轉換電路、驅動電路、msp430微控制器等部分組成。交流輸入電壓經整流濾波電路後經過dc／dc變換器，採用boost公升壓斬波電路dc／dc變換，如圖2所示：
根據公升壓斬波電路的工作原理乙個週期內電感l積蓄的能量與釋放的能量相等，即：
式(1)中i1為輸出電流，電感儲能的大小通過的電流與電感值有關。在實際電路中電感的引數則與選取開關頻率與輸入／輸出電壓要求，根據實際電路的要求選用合適的電感值，且要注意其內阻不應過大，以免其損耗過大減小效率取樣電路。對於電容的計算，在指定紋波電壓限制下，它的大小的選取主要依據式(2)：
式(2)中：c為電容的值；d1為占空比；ts為mosfet的開關週期；i0為負載電流；v』為輸出電壓紋波。
3．2 取樣電路
取樣電路為電壓採集與電流採集電路，取樣電路如圖3所示。其中p6．o，p6．1為msp430晶元的取樣通道，p6．o為電壓採集，p6．1為電流採集。
電壓採集因為取樣訊號要輸入微控制器msp430內部，其內部取樣基準電壓選為2．5 v，因此要將輸入的取樣電壓限制在2．5 v之下，考慮安全裕量則將輸入電壓限制在2 v以下，當輸入電壓為36 v時，取樣電壓為：12／(12+200)×36=2．04 v，符合要求。
電流採集採用康銅絲進行採集。首先考慮效率問題，康銅絲不能選擇過大，同時msp430基準電壓為2．5 v，且所需康銅絲需自製。考慮以上方面在康銅絲阻值選取上約為o．1ω。
．3 pwm驅動電路的設計
電力mosfet驅動功率小，採用三極體驅動即可滿足要求，驅動電路如圖4所示。
由於微控制器為弱電系統，為保證安全需要與強電側隔離，防止強電側的電壓回流，燒壞msp430，先用開關光耦進行光電隔離，再經三極體到mosfet的驅動電路ir210l。msp430產生的pwm波，經過光耦及後面的ir2101晶元，在晶元的5管腳輸出的pwm波接到mos—fet的門極g端，使其工作。ir2101是專門用來驅動耐高壓高頻率的n溝道mosfet和igbt的。
它是乙個8管腳的晶元，其具有高低側的輸出參考電平。門極提供的電壓範圍是10～20 v。
3．4 保護電路的設計
過電流保護是一種電源負載保護功能，以避免發生包括輸出端子上的短路在內的過負載輸出電流對電源和負載的損壞。當電流大於限定值的時候，使用繼電器常閉觸點斷開進行保護。用msp430微控制器控制繼電器的常開常閉的吸合，實現自動恢復電路工作的功能。
如圖5所示：
4 軟體設計
msp430微控制器內部具有高、中、低速多個時鐘源，可以靈活地配置給各模組使用以及工作於多種低功耗模式，大大降低控制電路的功耗提高整體效率；430f449有adcl2模組能夠實現12位精度的模數轉換、硬體乘法器以及帶有pwm輸出功能的timera和timrb定時器，使得整個電路不需要任何擴充套件就能完成對電源輸出電壓、電流的實時採集、pi控制、pwm輸出；同時msp430f449帶有內部lcd驅動模組，直接將液晶顯示屏連線在晶元的驅動埠即可，電路結構極為簡單。本設計的軟體採用c語言編寫，整個程式包括的子模組有：鍵盤控制模組、a／d電壓和電流採集模組、pi控制模組和pwm波發生模組等幾個部分，軟體流程圖如圖6所示。
鍵盤控制和顯示模組：通過鍵盤可實現電壓參考值的設定，電壓電流的切換顯示。通過led實現參考電壓的設定與顯示，通過lcd顯示電壓和電流的採集值。
ad電壓和電流採集模組：通過msp430微控制器的12位a／d轉換模組，對系統輸出的電壓值和負載電流進行採集。
pi控制模組：此模組用來對系統輸出電壓進行控制，使輸出電壓穩定。其控制原理如圖7所示。
pwm波發生模組：利用msp430微控制器的timerb定時器的比較功能，產生驅動mosfet的訊號。
5 實驗結果分析
通過微控制器msp430軟體設計，對pi調節選定合理引數及開關頻率，能達到穩壓的效果，使以上前3個指標能達到良好的效果。而能否對紋波電壓限制，主要在於整流濾波電路中電容，因此高耐壓的支撐電解電容的選取是重要的。
在選定開關元件之後，效率主要受開關頻率的影響、儲能電感的內阻以及線路中其他器件損耗影響，因此在器件選取上要注重其損耗的高低。對此系統的進行綜合測試，結果如表1所示。
6 結語
本開關穩壓電源設計採用低功耗的ti公司的膈位微控制器msp430f449片機最小系統板為控制核心，以pwm控制技術，閉環pi調節，高精度的12位a／d轉換為基礎，完成了取樣值顯示與設定電壓值的功能和引數指標。實驗結果表明：通過微控制器msp430軟體設計，對pi調節選定合理引數及開關頻率，能達到穩壓的效果。
基於msp430的1602液晶驅動底層源程式
include include typedef unsigned char uchar typedef unsigned int uint 巨集定義 define datadir p4dir define dataport p4out define busy 0x80 define ctrldir ...
基於protues的高職微控制器課程教學改革
甄立常史巍 河北大學唐山工業職業技術學院 河北科技大學唐山分院 摘要 高職教育在為社會培養高技能應用型人才上佔據重要的地位，確立的以就業為導向的培養方向也對教育教學改革提出了新的要求。微控制器作為自動化相關專業的專業核心課程，其教學質量的高低直接影響著學生就業。高職教育側重於培養學生的實踐能力。借助...
基於8051微控制器的數控電源設計方案
本文介紹了以8051微控制器為控制單元，以數模轉換器dac0832輸出參考電壓，以該參考電壓控制電壓轉換模組lm350的輸出電壓大小。該電路設計簡單，應用廣泛，精度較高等特點。lm350系列三端可調式整合穩壓器的方法。關鍵詞 微控制器 mcu 數模轉換器 da 掉電儲存器 eeprom 引言目前所使...