开关电源仿真（带功率和容量测试(一)）

电子爱好者，可调电源是必须有的（最好开关电源和线性电源各一台或更多），为了方便实验和以后升级，尽量采用模块化设计，设计制作了下面的DC-DC的可调电源：

电源的各主要功能模块我前面的文章中有介绍，16位的ADC和液晶屏都分享了驱动程序。

可调电源机箱

机箱是最麻烦的，要想好看，就要买成品，于是在某鱼上几十元淘了一个0～15V可调电源，型号为YG-1502D+，拿到后才知主芯片用的是“古老”的LM723，它主要是用来修手机的，还带有射频场强LED显示（对我来说没用）,它只有短路报警断开的功能，没有恒流的功能，很不方便，鼓捣了很久，想增加恒流功能都不理想，包括单片机我都更换了，并重新编程，但最后还是放弃了，全部拆除到只剩机箱用。

4A恒压恒流升降压模块（FP5139）

（1）自带输出防倒灌功能，给电池充电时不用另外加防倒灌二极管。

（2）输入电压：5-30V 输出电压：0.5-30V

（3）输出电流：能长期稳定工作在3A ，加强散热下可达到4A

（4）输出功率：自然散热35W，加强散热60W

（5）转换效率：88%左右

（6）短路保护：有

（7）工作频率：180KHZ

LCD显示模块（JLX19264G-925 点阵液晶）

（1）192*64 点阵单色图片，或其它小于 192*64 点阵的单色图片;

（2）可选用 16*16 点阵或其他点阵的图片来自编汉字，按照 16*16 点阵汉字来计算可

显示 12 字*4 行；

（3）按照 8*16 点阵汉字来计算可显示 24 字*4 行；

（4）按照 5*8 点阵汉字来计算可显示 32 字*8 行；

（5）可软件调对比度、正显/反显转换、行列扫描方向可改（可旋转 180 度使用）。

（6）接口简单方便:并行、串行、IIC 接口；

（7）采用 ST7525, 带背光,有3.3V、5V两个版本可选。

四路ADC模块（ADS1115）

采用此芯片除精度高（16位）外，最方便的地方是程序可设置不同的量程和测电流不用另加运放，电路就更简洁，自制成功率高，数度能得到保证，最早我是用的单片机自带的12位ADC，电流用LM385运放放大，经软件优化数字跳动还能接受，就是线性太差，校正了低电压，高电压时误差大，校正了高电压，低电压又不行了，想用软件校正太麻烦，就想试试专业一些的ADC芯片，效果很满意，线性度很好，虽然成本高一些，但用得舒心。

（1）超小型QFN封装：2mm1.5mm0.4mm

（2）宽电源电压范围：2.0V-5.5V

（3）低消耗电流：连续模式只有150u；单次模式，自动关闭

（4）可编成数据速率：8SPS到860SPS

（5）内部低漂移电压基准

（6）内部振荡器

（7）I2C接口：引脚可选择的地址

（8）四个单端或两个差分输入（ADS1115）

（9）可编成比较器（ADS1114和ADS1115）

（10）可编程增益放大器（PGA）， 满量程范围可设置为±6.144 V，±4.096 V，±2.048 V，±1.024 V，±0.512 V，±0.256 V。

单片机模块（STC12C5A60S2）

采用这个型号的单片机原因是我刚好这么一块小开发板，并用了插件连接，如果以后学习其它的单片机，方便更换。

（1）增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051;

（2）工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V(5V单片机)STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V-2.2V(3V单片机);

（3）工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的 0～420MHz;

（4）用户应用程序空间60K字节;

（5）片上集成1280字节RAM;

（6）通用I/O口(36/40/44个)，复位后为：准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)，可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA;

（7）ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片;

（8）有EEPROM功能;

（9）内部集成MAX810专用复位电路(外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地);

（10）外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差为±5%,3.3V单片机为1.30V，误差为±3%;

11.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为±5%到±10%以内) 1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz～15.5MHz，3.3V单片机为：8MHz～12MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准;

（11）共4个16位定时器 两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器 做串行通讯的波特率发生器 再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器;

（12）2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟;

（13）外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块， Power Down模式可由外部中断唤醒：

INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3);

（14） PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列,2路)：

——也可用来当2路D/A使用

——也可用来再实现2个定时器

——也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持);

（15）A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)，通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口;

（16）STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3);

做成能用的半成品

两个旋钮：一个是调电压，另一个是调电流，都是多圈电位器，本来买的是线绕的哪种，但没有找到合适尺寸的，或配的旋钮和原机箱不搭，最后安装的是带柄的3296W电位器，用热熔胶粘的，便宜效果还不错。

空的两个旋钮位置，目前还没有利用起来，初步打算增加两个旋转编码器（都带按钮），升级成数控，一个调电压，一个调电流或功能、菜单选择等，不过个人还是喜欢调电位器的感觉，所以电位器调节还是想保留，数控可以配合上位机，会做成更多的功能。

程序简介：

用到的模块：如升降压模块、ADC模块（ADS1115）、液晶屏（JLX19264G-925）及几个模块的驱动程序以前的文章都有介绍，见下面链接：

液晶显示模块简介及驱动程序

0.5-30V可调自动升降压电源模块

ADS1115模块 超小型 16位精密模数转换器 4通道 ADC 开发板模块

程序中ADS1115量程的确定

ADS1115的可编程增益放大器（PGA）， 满量程范围可设置为±6.144 V，±4.096 V，±2.048 V，±1.024 V，±0.512 V，±0.256 V。

见下图是电路中测输出电流、设置电流和输出电压的分压电路,分别计算U1、U2、U3点的最大电压就得到量程。

1）输出电流量程的计算

U1=4A×R2=4×0.05=0.2V //升降压模块电流最大4A

所以PGA选±0.256 V

2）设置电流量程的计算

U2=RV2×5V/(R7+RV2)=1×5/(24+1)=0.2V

所以PGA选±0.256V

3）输出电压量程的计算

U3= RV1×30V/(R14+RV1)=10×30/(51+10)=4.918V //最大输出电压是30V

PGA可选±6.144 V，因为电一个校正电位器，可以下调电压，为尽量达到满量程，所以这里选±4.096 V。

用到的其它函数

试用情况

实测电源在3A时温度只是微热，4A暂没有用到还没测，可能加一个小风扇应该没问题。输出电压的调整只需要调RV1，电流软硬件都没有做校正，一次就很准，达到我的要求，可能是模块的检测电阻误差还是很小吧！

整机的电压、电流线性度还是很好，比之前用LM358电流放大，好太多了。

目前实现的功能：测电压（0-30V）、电流(0-4A)、计算功率、用做充电时的容量(0-99999mAh)，就是利用软件每20毫秒做一次电流累计，换算出结果的。

目前电压、电流的最后一位省去了，感觉够用了，并减少了数字跳变，只要负载稳定数显还是很稳定，数字跳变很小。

后续计划

还是想增加数控，方便后续搞个上位机，实现更多的功能，需要什么功能看以后使用需要什么做什么，反正软硬件都自己做，一切都在“掌握”中，就喜欢这样的感觉，哈哈！