基于STC12C2052AD单片机的改进型调压电路设计

　　引言

　　通信电源系统由整流设备、直流配电设备、蓄电池组、直流变换器、机架电源设备和相关的配电线路组成的总体称为直流供电系统。通信电源系统一般包括双回路10 kV高压系统、10 kV/380 V的低压变配电系统、油机供电系统、高频开关电源系统(直流整流及配电系统)、UPS系统、防雷接地系统、集中监控系统等。而在基站供电系统中，一般不包括10 kV高压系统，通常直接引入当地的220/380 V电源，其他的基本相同。通信电源系统在整个通信行业中虽然占的比例比较小，但它是整个通信网络的关键基础设施，是通信网络上一个完整而又不可替代的独立专业。对于电源产品来说也是最基础的，产品技术的发展和变化速度也不同于其他通信产品，通信电源产品的种类繁多，包括高频开关电源设备、半导体整流设备、直流-直流模块电源、直流-直流变换设备、逆变电源设备、交、直流配电设备、交流稳压器、交流不间断电源(UPS)、铅酸蓄电池、移动通信手持机电池、发电机组、集中监控系统等。

　　在ZXC10通信电源系统中，上位机输出的PWM调制信号的频率为1 kHz，而且系统要求电源能根据PWM信号的占空比进行调压。PWM信号5%占空比对应40±0.5 Vdc，95%的占空比对应60±0.5 Vdc。以前此功能是用带有D/A的单片机来实现。脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

　　1 单片机调压系统

　　通过带有D/A的单片机来实现调压系统的方框图如图1所示。但是，由于带有D/A的单片机比较贵，因而会增加产品成本。而如果把PWM调制信号的频率提高，再经过一个简单的二阶有源低通滤波器来产生调压偏移量，则可用不带D/A转换的单片机来实现调压，其改进后的电路方框图如图2所示。

　　2 STC12C2052AD的PCA/PWM工作原理

　　由于STC12C2052AD单片机是作于1个时钟/机器周期，且有增强型8051内核，故其速度比普通8051快8～12倍。该单片机有2路可编程计数器阵列(PCA)/PWM，其中PCA1模块用作捕获模式，可识别输入的PWM调制信号，PCA0模块用作脉宽调节模式(PWM)，可实现频率转换。

　　2.1 STC12C2052AD单片机的PCA捕获模式

　　STC12C2052AD系列单片机中的PCA可编程计数器阵列含有一个特殊的16位定时器，它可与2个16位捕获/比较模块相连。每个模块可编程工作在4种模式下，即：上升/下降沿捕获、软件定时器、高速输出或可调制脉冲输出。设计时，可将模块0连接到P3.7(CEX0/PCA0/PWM0)，模块1连接到P3.5(CEX1/PCA1/PWM1)。由于寄存器CH和CL的内容是正在自由递增计数的16位PCA定时器的值，因此，PCA定时器可作为2个模块的公共时间基准，并可通过编程工作在1/12振荡频率、1/2振荡频率、定时器0溢出或ECI脚的输入(P3.4)。