1引言

　　本公司研制的DZW02型220V系列整流模塊,，廣泛應用于電力電源系統(tǒng)中,。通過全橋移相高頻變換，采用高品質(zhì)的D/A變換器——MAX531,，解決了單片機與移相控制電路的接口問題,，使整流模塊的穩(wěn)壓精度達到≤0.1%的水平。

　　DZW02型整流模塊的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。它由主電路,、PWM控制電路、監(jiān)控電路和輔助保護電路組成,。其主電路由輸入電網(wǎng)濾波電路,、整流橋、有源功率因數(shù)校正(APFC)電路,、DC/DC高頻變換電路,、輸出整流濾波等電路組成,。這里著重討論單片機與PWM控制之間的接口電路12位D/A轉(zhuǎn)換器MAX531的應用。

　　2D/A轉(zhuǎn)換器

　　MAX531是美信集成產(chǎn)品公司生產(chǎn)的12位串行數(shù)據(jù)接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器,，采用“反向”R-2R的梯形電阻網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),。內(nèi)置單電源CMOS運算放大器,其最大工作電流僅為260μA，具有很好的電壓偏移,，增益和線性度,。內(nèi)部運算放大器根據(jù)需要可配置成+1或+2的增益，也可作四象限乘法器,。

　　21主要性能

　　主要性能如下：

　　——單/雙工作電源;

　　——緩沖電壓輸出;

　　——內(nèi)置2.048V電壓基準;

　　——總不可調(diào)整誤差(INL):±1/2LSB;

　　——靈活的輸出電壓范圍：VSS～VDD;

　　——電源上電復位功能;

　　——具有菊花鏈連接的串行數(shù)據(jù)輸出,。

　　2.2管腳結(jié)構(gòu)

　　MAX531采用14腳DIP封裝，見圖2,，其引腳功能的詳細說明見表1,。

　　23工作原理

　　在芯片選擇CS為高電平時，SCLK被禁止且DIN端的數(shù)據(jù)不能進入D/A,，從而VOUT處于高阻狀態(tài),。當數(shù)據(jù)串行接口把CS拉至低電平時，轉(zhuǎn)換時序開始允許SCLK工作并使VOUT脫離高阻狀態(tài),。數(shù)據(jù)串

　　圖1整流模塊原理框圖

　　圖2

　　圖3

　　行接口將SCLK時鐘序列傳給SCLK,，在SCLK的上升沿，16位串行數(shù)字輸?shù)紻IN被鎖入12位移位寄存器,，其中高4位(MSB)移入DOUT寄存器,，此時D/A以菊花鏈連接才能用到。在CS上升沿時,，12位移位寄存器的數(shù)據(jù)進入DAC寄存器,，從而更新DOUT，其12位數(shù)據(jù)的固定轉(zhuǎn)換時間約25μs,。

　　MAX531輸入數(shù)據(jù)以16位為一個單元,，因此需要兩個寫周期把數(shù)據(jù)存入DAC。在上電時內(nèi)部復位電路迫使DAC寄存器復位成000H,。當DAC在系統(tǒng)不用時,，通過設置合適的代碼使其功耗最小。例如：在雙極性模式帶阻性負載時,，把DAC代碼設置為中間值800H,。如果無負載，把DAC設為000H,，使REFOUT的內(nèi)部電流最小,。此時，REFIN為高阻態(tài),，內(nèi)部運算放大器工作電流為最小值,。

　　3硬件設計

　　如圖4所示,在電力電源整流模塊的DC/DC變換控制部分,輸出電壓采樣信號,、輸出電流采樣信號和電壓調(diào)整控制信號通過PID調(diào)節(jié)器,發(fā)出控制信號到全橋移相PWM控制芯片UC3875的誤差放大器的負端,此時UC3875發(fā)出相應的脈沖信號,經(jīng)功率放大后控制IGBT的導通與截止,以決定高頻變壓器的通斷狀態(tài)，從而最終達到穩(wěn)壓目的,。這里MAX531作為單片機與PID調(diào)節(jié)器之間的D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換接口電路,，以實現(xiàn)單片機對電源輸出電壓的精確調(diào)整功能。表2為MAX531輸入代碼,、輸出電平和電源模塊輸出電壓的對應關(guān)系表,。

　　圖4MAX531在電源中的典型接口電路

　　表2輸入代碼、輸出電平與電源模塊輸出電壓的對應關(guān)系 DIN(Hex) AOUT(V) OUTPUT(Vd.c.)

　　FFF -2.048 300

　　E00 -1.536 280

　　C00 -1.024 260

　　A00 -0.512 240

　　800 0 220

　　700 -0.256 210

　　600 -0.512 200

　　500 -0.768 190

　　400 -1.024 180

　　當單片機給D/A寫入800H代碼時,，MAX531的輸出(AOUT)為0V電壓,，整流模塊輸出(OUTPUT)220V直流電壓;當寫入的代碼為FFFH時，AOUT為2.048V,，OUTPUT為300V;當寫入的代碼為400H時,，AOUT為-1.024V，OUTPUT為180V,。在圖4中,，MAX531的電源為±5V，采用增益為+1的雙極性輸出(見表1),。這時數(shù)字從0至1的跳變電壓為0.001V,，滿度跳變電壓為±2.048V。

　　4軟件設計

　　整流模塊的系統(tǒng)軟件包括：變量采樣,，電壓控制,，功能控制(均流、限流,、開關(guān)機,、過壓過流保護、風扇等),，故障查詢,，與上位機通訊，鍵盤處理,，液晶顯示等程序，其中D/A轉(zhuǎn)換部分的電壓控制程序是關(guān)鍵,，它的可靠性和控制精度是整流模塊其它控制功能的必要前提,，其匯編程序清單如下：

　　INCLUDE(MOD51);相關(guān)寄存器定義

　　BUFFEQU6AH;暫存緩沖區(qū)首址

　　VJLHEQU70H;模塊均流調(diào)整值(高8位)

　　VJLLEQU71H;模塊均流調(diào)整值(低8位)

　　OUTVEQU6EH;輸出電壓(來自上位單片機)

　　OUTVFEQU6FH;輸出電壓微調(diào)(來自上位單片機)

　　DASCLKBITCT02;D/A串行輸入時鐘

　　DADINBITCT01;D/A串行輸入數(shù)據(jù) 　　DACEBITCT03;D/A使能

　　DYTZ:MOVA,OUTVF;電壓調(diào)整子程序

　　ADDA,VJLL

　　MOVBUFF+1,A;暫存D/A低4位

　　MOVA,OUTV

　　ADDCA,VJLH

　　MOVBUFF,A;暫存D/A高8位

　　CLRDACE;D/A開啟

　　MOVR0,#8

　　MOVA,BUFF

　　CLRDASCLK;置SCLK為低電平

　　DYTZ1:RLCA;每次左移1位進入C

　　MOVDADIN,C;該位鎖入D/A

　　SETBDASCLK;置SCLK為高電平

　　CLRDASCLK

　　DJNZR0,DYTZ1;高8位鎖入D/A

　　MOVR0,#4

　　MOVA,BUFF+1

　　CLRDASCLK

　　DYTZ2:RLCA;每次左移1位進入C

　　MOVDADIN,C;該位鎖入D/A

　　SETBDASCLK

　　CLRDASCLK

　　DJNZR0,DYTZ2;低4位鎖入D/A

　　SETBDACE;關(guān)閉D/A

　　RET

　　5結(jié)語

　　電力高頻開關(guān)電源已經(jīng)達到相當成熟的地步，且控制方案層出不窮,。我們在控制部分經(jīng)過摸索和長期試驗充分發(fā)揮了MAX531的高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換的特點,，在實際應用中模塊動態(tài)響應速度快，并機運行可靠性高,從而取得了較高的穩(wěn)壓精度和良好的負載效應,，值得推廣和應用,。