基于单片机的氙灯起辉电源设计.pdf

2012年 第7期 攸表技术与传或器 In8tmment Tbchnique 鲫d Sen80r 2012 No．7 基于单片机的氙灯起辉电源设计 鲁甜，谷玉海，徐小力 (北京信息科技大学机电系统测控北京市重点实验塞，北京1∞192) 摘要：为了设计出一种实用的高稳定性，高精度的氙灯电源，该电源以高速微控制器内核处理器C805lF410为核心， 采用了增量式PID算法融入到软件中的方法，通过控制单片机的D／A输出来调整场效应管的导通状况采保证氙灯稳定 发光。做了软、硬件的调试实验，经过实验研究表明，该仪器精度达到0．9％，能够较好地满足氙灯稳定发光的要求。 关键词：c805lF410；氙灯电源；PlD；校准 中圈分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1002一184l(2012)07—0093一03 Design of XenOn Lamp Starter Power Supply B嬲ed 0n Single CIlip Microcomputer UJ Ti蚰，GU Yu．hai，XU Xi∞-li (B哪i呜Key Labontory∞M曲sunm蛐t a耐C∞订帕of M∞蛔瞄cm蚰d El∞嘲姐l sys蛔曲， Be玉li雌lnIhmm6蚰sc萱蜘傀aⅡd T讪nol0留Um他rsity，BeUi雌l∞1％，C岫埔) A呐柏ct：In ord盱to de8i弘a higII stabmty，higll∽cumcy眇∽tical耻n∞p0骶r supply，which kll【船higll·speed micro·∞n． 埘ler oo弛proee880r c805 l F410舳the co他，this paper adopled tIIe method of inte铲ating tlle inemmental PID a180rithm into s硪- wa托，朋d mmugh oontmuing tlIe I)／A c蚰verter of tlle single cllip IIlicm伽puter to a由ust the F盯working st砒e to 8tabIe tIle radi- me8 of tlIe xenon I唧p．The experiment including softwa陀柚d hardwa弛BhowB dI砒tlIe acc山甚te of山i8烈Iuipment is up to O．9％， tIIe耻n∞l锄p c柚m∞t tIIe mqIIirement of emitting light steady． Key wordo：c805lF410；x∞on I啪p 8upply；Pmporti∞·integml·derivatiVe(PID)；calibrati∞ O引言 在太阳能模拟系统中，氙灯的光谱范围接近太阳光，因此 有必要设计一款能够提供稳定输出信号的高精度、高效率、高 可靠性的氙灯电源。文中设计了一款集起辉和预燃功能为一 体的氙灯电源，电流输出范围为oo．00一99．99 A，最小可调增 量为l InA．电源控制系统采用c805lF4lO单片机．通过段式 LcD显示电流，4×l键盘设定电流值，并且将增量式PID算法 加入到软件中来提高系统可靠性和稳定性，光源系统采用150 W氙灯，因此更正电流范围为6．99—9．49 A． 1系统总体结构 氤灯电源系统主要包括硬件系统和软件系统。硬件系统 主要包括控制电路，起辉电路，预燃电路以及电源模块等；软件 系统的主要组成部分为AD／DA反馈信号的采集和输出，增量 式PID控制．起辉预燃电路切换控制，Pc机与单片机的串口通 信等。 该电源系统是以C∞5lF410单片机为控制核心，利用继电 器。实现起辉与预燃回路之间的切换，并设定起辉时间；利用 24VDC外部供电．经过电源模块转换成各个部分所需要的电压 值．待系统进入预燃阶段后，通过键盘设置氙灯灯丝电流，通过 段式液晶LCD显示当前电流值，将A／D采集的反馈信号和PC 机下达的氙灯工作电压通过PID算法处理得到稳定的控制输 出，经过DA输出给绝缘栅VM0s大功率场效应管的栅极．从而 对反馈电压进行调整。形成闭环系统。由于反馈电压采至于氤 基金项目：北京市属市管高校人才强教计划资助项目(PH陀OIl∞253) 收稿日期：20ll一∞一18收修改稿日期：2012一03—26 灯工作回路里的高精密低阻值的采样电阻，也就相当于得到了 反馈电流，从而实现了控制电流的效果。 2硬件设计 该系统的硬件设计主要包括电源控制电路设计、辅助电源 控制电路设计、继电器控制电路、起辉电路控制的设计、预燃电 路的设计这五大部分，如图l所示。 氙灯灯宣 圈l氲灯电源系统硬件结构田 Zl电源控制电路 电