用LM2596搭建数控稳压电源

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。