单片机开关电源节能控制系统设计

现代人群十分重视节能环保的概念, 在此概念之下传统单片机虽然功能性十分优异, 但是在节能上却存在缺陷。传统单片机设计理念更加注重功能、功效, 因此在开关电源节能系统方面的设计多数存在缺陷, 导致单片机的抗扰性与可靠性不足, 在此前提下, 如果加强单片机开关电源节能控制, 就是当前相关研究领域十分重视的研究方向。

一、本文单片机开关电源节能控制系统硬件设计

(一) 节能控制模块设计

首先在本文设计思路当中, 节能模块主要由滤波器、变压器、调制脉冲宽度电路组成, 其次此模块需具备有效控制单片机开关电源内的直流电功能, 即将节能模块设置与直流电传输路径, 促使直流电需要经过节能模块, 之后通过模块的控制, 将直流电以低能源的输出, 实现节能控制, 图1本文设计节能模块运行流程。

基于图1可以详细看到本文节能模块的工作流程, 详细分析来看, 当单片机开关电源运行时, 其会产生直流电的运动, 而因为节能模块在直流电运动路径上, 所以直流电必然经过节能模块, 当直流电进入节能模块之后, 通过模块中的滤波器, 可以将直流电内的不正常波形去除, 之后再通过调制脉冲宽度电路将直流电转化为方形波, 方形波是一种十分容易被单片机开关电源节能系统控制的波形, 最终将方形波直流电输入变压器即实现低能耗直流电输出。

(二) 单片机监控模块设计

传统的电路节点控制较为繁琐, 所以为了实现运作的便捷性, 本文主要在传统设计基础上, 进行了高8位的外接拓展, 如此形成了单片机监控模块[1]。本文的单片机监控模块当中, 主要包括了编译器、显示器、储存器, 此模块属于节能模块的后置模块, 当节能模块将直流电输出上, 监控模块将会接受直流电, 并通过储存器将电流数据储存, 之后再通过编译器变异后, 由显示器显示直流电数据, 之后根据数据即可得知电流节能的效果。本文单片机监控模块当中的储存器主要采用LY6225静态随机访问储存器, 其不但能够对直流电数据进行储存, 还能实现直流电运动的实时监测。LY6225静态随机访问储存器当中, 内置了选引脚、输出使能引脚、三态输出驱动, 有助于本文对储存电路的拓展。此外, 通过LY6225静态随机访问储存器, 还可以降低电量的能耗, 基于普遍来看此储存器能够降低90%左右的电量能耗。

二、本文单片机开关电源节能控制系统软件设计

为了实现对单片机开关电源节能控制系统的可操作性, 本文在上述硬件结构设计基础上, 设计相应的系统软件, 软件的工作机制方面, 主要是当单片机开关电源的节点数据达到特定条件后, 软件就开始对节能控制模块进行控制。当系统软件进行工作时, 首先会对单片机开关电源的节能控制节点、各节点的最大负载进行计算, 计算结果由显示器显示得知。本文在系统软件设计完成之后, 进行了初步的效果实验, 结果显示系统对各节能节点的控制时间较长, 不利于系统运作的效率, 因此在经过分析研究之后了解到, 因各节点在直流电运动时, 其各自的实时的负载数据存在差异, 所以系统软件对于各节点的处理实现就存在不同, 导致效率的偏低, 因此本文对系统进行了调整, 通过系统软件对节能控制模块的节能控制时间进行了限制, 如此当节点的负载数据达到了最大值的50%时, 软件将会自动提高节能控制节点的效率, 当节点负载数低于最大值的15%时, 软件将加大节能控制模块的工作效率, 将余下能源加入需提高效率的节能控制节点, 形成总量不变但可提高工作效率的节能运行模式。

三、实验分析

(1) 系统可靠性分析。本文在对系统可靠性进行实验分析之前, 首先参考了相关的理论作为基础。在理论基础上, 因为单片机开关电源是恒流电源, 所以其即使在节能控制之后, 输出的电源也应当是恒流, 而恒流电源有助于节能控制力的增强, 因此如果系统输出电流的恒流特性越强, 则说明系统的可靠性就越强[2]。本文在上述理论基础上对系统可靠性进行实验分析, 首先假设单片机开关电源的直流电产生数值为自变量;假设单片机开关电源直流电在节能控制之后的输出数值为因变量, 其次, 对滑动电阻的并联电阻进行改动, 使得单片机开关电源直流电产生数值发生变化, 之后通过对直流电的产生量变化与变化后节能直流点输出数值进行统计, 其两者分别为80、0.60, 最终本文采用欧姆定力公式R=U/I对电路的电阻进行计算[3], 式中R代表电阻值、U代表节能电压值、I代表电路电流值。计算之后确定本文系统的恒流特性的波动率为93%, 因此证实了本文系统可靠性较高。 (2) 抗干扰能力验证。作为电流控制系统, 其实际运行当中势必会存在许多干扰源, 因此本文对系统的抗干扰能力进行了验证。为了验证本文单片机开关电源节能控制系统的抗干扰能力, 本文主要模拟了无干扰因素场景与有干扰场景, 将单片机开关电源节能控制系统放于两个场景当中进行运作, 通过两项运行数据的对比, 即可了解系统的抗干扰能力。在无干扰与有干扰常见的运行当中, 本文系统的运行数据基于相同, 因此说明本文系统的抗干扰能力较高。

四、结语

单片机是现代应用十分广泛的集成电路芯片, 在多项领域当中都具有较高的应用价值, 但传统单片机设计存在较大能耗, 因此为了降低单片机运行能耗, 本文进行了单片机开关电源节能控制系统设计。首先本文对单片机开关电源节能控制系统硬件、软件进行了设计, 之后通过实验分析, 了解了本文系统的可靠性与抗干扰能力, 证明了本文系统设计成功。

摘要：单片机是一种集成电路芯片, 其应用领域十分广泛。传统单片机的应用价值早已被证实, 但其设计依旧存在缺陷, 例如开关电源节能控制系统不足, 此项缺陷在传统单片机设计当中十分常见, 使得单片机运行的可靠性等差强人意, 因此本文为了传统单片机的缺陷进行改善, 将针对单片机开关电源节能控制系统进行改善设计, 最终通过实验证明本文设计的有效性。

关键词：单片机,开关电源,节能控制系统

参考文献

[1] 钱伟, 洪耀球.一种用于单片机开关电源的节能控制系统设计[J].现代电子技术, 2017, 40 (2) :141-144.

[2] 黄超, 蒲永红, 刘纯鑫, 李洪阳.基于单片机的节能灯控制系统设计[J].产业与科技论坛, 2015, (3) :63-64.