微控制器上的电压转换器为测量设备供电。方案、说明

微控制器上的电压转换器为测量设备供电。无线电电子电气工程百科全书

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所提议的设备是一个 3 V DC 至 9 V DC 转换器，其尺寸与 66 伏克朗电池相同，旨在取代自供电测量仪器中的电池。主电压源 - 两个 AAA 号盐或碱性原电池。可以使用相同尺寸的镍氢电池。转换器效率 - 81...XNUMX%。

变换器电路如图所示。 1. 其主要组件是 ATtiny13A-SU (DD1) 微控制器，由内部 RC 振荡器提供时钟。升压转换器由晶体管VT1、电感器L1、肖特基二极管VD1和电容器C4实现。在微控制器的“睡眠”模式下，晶体管 VT2 将负载与转换器断开。齐纳二极管 VD2 和电阻器 R5 在负载中断（关闭）时保护转换器的元件。正常工作时，保护电路中没有电流。

微控制器上的电压转换器为测量设备供电
米。 1.转换器电路

该转换器设计为在恒定负载下运行。其输出电压不稳定，取决于电源电压。例如，当电源电压降至 7,6 V 时，电压降至 2,5 V。

为了更完整地利用主电源的能量并将输出电压维持在给定水平，DD1 微控制器在启动转换器时检查其输出电压。为此，调谐电阻器 R4 引擎的部分输出电压被馈送到微控制器的输入 PB4，该微控制器工作在内置电压比较器的输入模式下。

传感器的所有组件均放置在一块 48x26 毫米的板上，该板由两面层压 1 毫米厚的玻璃纤维制成。其图纸及零件布置如图所示。 2. 在电路板没有零件的一侧，用于连接电池的四个触点被焊接到专用孔中。触点由 0,3 毫米厚的黄铜片切割而成。触点高度为 10 mm，宽度为 5...8 mm，焊接到孔中的花瓣长度为 2 mm，宽度为 1,5 mm。

微控制器上的电压转换器为测量设备供电
米。 2. 转换板及其上的元件放置

氧化物电容器的尺寸为 TECAP D，其他电容器和电阻器的尺寸为 1206，用于表面安装。微调电阻R4 - SP3-19a-0,5 W，电感L1 - LQH43CN101K。电感器的选择显着影响转换器的效率。例如，用稍大的 RLB0712 替换上述扼流圈可将效率提高 3 ... 5%，但不幸的是，转换器的尺寸超出了 Krona 电池的尺寸。为了将该电感器安装在板上，提供了带孔的接触垫，标记为 L1'。它安装在“平躺”位置。使用 MBR1 替换转换器选项之一中最初用作 VD41 的 BAT0540 二极管，可以将效率提高 2%。

从零件侧看组装好的传感器的视图如图 3 所示。 4、从侧面看电池的安装——如图。 XNUMX.

微控制器上的电压转换器为测量设备供电
米。 3. 从零件侧看组装好的换能器

微控制器上的电压转换器为测量设备供电

米。图 4. 从安装电池一侧看组装好的转换器的视图

微控制器程序使用其八位快速 PWM 定时器和模拟比较器。 PWM 的脉冲重复频率选择为 37500 Hz——微控制器时钟频率为 9,6 MHz 时的最大可能频率。内部参考电压源连接到模拟比较器的同相输入 AI N0。

表

类别	比较。	类别	比较。
自我孕育	1	威登	1
德温	1	CKDIV8	1
身体水平1	1	被测单元1	1
博德维洛	1	被测单元0	0
RSTDISBL	1	CKSEL1	1
斯皮恩	0	CKSEL0	0
欧洲储蓄银行	1

1 - 未编程
0 - 已编程

提供给微控制器 PB4 引脚的受控输出电压通过 ADC 多路复用器馈送到 AIN1 比较器的反相输入。 ACO 比较器的输出状态由定时器溢出中断处理程序 T0 检查。当ACO=1时，定时器比较寄存器中的值增加，这增加了控制转换器的晶体管VT1的脉冲的占空比。当ACO=0时，该值保持不变，因为输出电压已经达到设定的9V。

转换器关闭定时器是用软件实现的，是一个通过定时器 T0 的中断而递减的计数器。写入该计数器寄存器的初始值由程序使用公式 N=T 计算得出_折扣37500，其中T_折扣 - 转换器关断前所需的持续时间，s； 37500 - 控制脉冲重复频率，Hz。该程序给定T_折扣=900 秒（15 分钟）。此后，微控制器“进入睡眠状态”，切换到 POWER DOWN 微功耗模式。

可以使用可选按钮 SB1 来控制转换器，其连接如图 1 所示。 0,5 用虚线表示。通过按下该按钮生成的外部中断请求使“睡眠”微控制器返回到操作模式。如果在转换器运行时单击它，微控制器将从工作模式切换到“睡眠”模式，从而关闭转换器。为了在各种模式下操作按钮，程序会生成持续时间为 6 秒的延迟。在微控制器的“睡眠”模式下，转换器仅消耗 10 ... 1 μA，因此，如果 SAXNUMX 开关中有按钮，则不需要，可以通过用跳线替换来省略。

如果缺少 SB1 按钮，则在关闭定时器到期后，只有在两分钟后才能使用 SA1 开关打开转换器。在此期间，随着开关打开，微控制器消耗电容器 C2 中存储的能量并处于“睡眠”模式。

该转换器的设计并未与需要 9 V 电源电压的特定类型的测量设备绑定。对此类设备的修改归结为在其中安装 SA1 开关或 SB1 按钮。为了方便起见，它们可以使用微型连接器连接到转换器。用克朗电池反向更换转换器不会造成困难。

将所有部件安装到板上后（L1 电感器除外）并检查其是否开路和短路，将 R4 电阻滑块设置到中间位置，然后继续对微控制器进行编程。本文所附 CONVERTER-DC2.hex 文件中的代码必须加载到微控制器程序存储器中。其配置必须根据表进行编程。请注意，微控制器制造商编程的CKDIV8位必须被取消编程。

板上提供了与编程器连接所需的所有焊盘。如果编程器仅使用 5V 电源电压工作，则向微控制器的电源电路施加相同的电压。成功编程后，需要向开发板提供 3 V 电压。

测量转换器所使用的仪表所消耗的电流，并为转换器加载合适的电阻。电感L1安装到位后，给转换器通电，并通过调谐电阻R4调整输出电压，使其

等于 9 V。根据电路将微调电阻滑块移至其较低的输出会增加输出电压，并沿相反方向降低输出电压。请注意，程序仅在电源打开或微控制器从睡眠模式唤醒时更改输出电压。

关闭逆变器，连接实际负载，然后再次打开。如果电压与要求不同，可通过微调电阻R4进行修正。然后测量从 G1 和 G2 汲取的电流并计算转换器效率。对于我制作的一个样品，电源电压为 74V 时效率为 3%，电源电压为 64V 时效率为 2%。对于安装了 RLB0712 扼流圈的转换器，效率分别为 78% 和 66% ，得到。

如果输入电压为 3 V，负载电流为 6 mA，输出电压设置为 9,2 V，则输入电压为 2 V，输出电压将降至 8,5 V。随着电源电池进一步放电，当输出电压降至6,5V，测量仪器指示灯出现低电量符号。

我制作了两份转换器副本：一份用于为 DT930F+ 万用表供电，第二份用于为 MY6243 电容和电感表供电。这些设备没有睡眠定时器，因此由于忘记而完全耗尽电池的情况并不少见。安装转换器后，这样的麻烦就消失了。

微控制器程序可以从 ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/conv.zip 下载。

作者：N.萨利莫夫

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