用LM2596搭建数控稳压电源
2013-03-23 by Stavros常用的LM2596芯片可以方便地搭成各种降压式开关稳压电源, 但要用单片机来控制它的输出电压就稍微有点麻烦了——主要的思路有两种, 一种是使用传统的电位器控制方式, 用单片机控制数字电位器来代替模拟电位器; 另一种则是利用单片机的PWM或DAC输出一个控制电压, 引入到LM2596的反馈环路中. 这次试验的是后一种思路.
如图, 设输出电压为Vout, 控制电压为Vctrl, LM2596的反馈端电压为Vfb, 根据运放的基本性质可得：
Vctrl * R3/(R3+R8) + Vfb * R8/(R3+R8) = Vout * R9 / (R2+R9)
按上图的参数, 可以写为Vctrl * 10/11 + Vfb * 1/11 = Vout * 1/4
对于LM2596-ADJ, 其Vfb = 1.23V, 于是有Vout = 4/11 * (10 * Vctrl + 1.23 )
于是, 当Vctrl = 0V时, 输出电压为1.23V; 当Vctrl = 3V时, 输出电压为11.3V左右. 实际上由于LM358运放输入共模电压的限制, 当供电电压为12V时, 本电路最高输出电压为10V左右. 在R2和R9的分压端引出一路信号到单片机的ADC来测量输出电压.
怎么测量输出电流呢？在输出地端串联小电阻检测电流虽然较简单, 但是造成输入、输出不共地, 许多情况下反倒更麻烦, 因此这里选择了由R4、R1、R6、U3和Q1等元件构成的高端电流检测电路. 如图, R4上的压降被U3放大15倍后, 得到一个对地的电压, 单片机测出此电压, 除以15, 再除以R4的阻值50毫欧即可得到输出电流. 用12V 15W灯泡作为负载, 实测工作状况如下：
| PWM duty | Vctrl/V | Vout/V | Iout/A |
|---|---|---|---|
| 14.6% | 0.74 | 3.1 | 0.45 |
| 24.4% | 1.22 | 4.9 | 0.56 |
| 34.2% | 1.70 | 6.6 | 0.65 |
| 43.9% | 2.17 | 8.4 | 0.74 |
| 53.7% | 2.61 | 10.2 | 0.82 |
后记：用同样原理实现了APW7120+2SK3919*2的可调同步整流降压电路, 实测最大稳定输出电流达到11A.