西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8接线方法

西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8接线方法

　目前，手机充电器有三类主流方案，即集成PWM控制器方案、RCC方案和分立PWM控制器方案。图1是集成PWM控制器方案的典型应用图，变压器输入侧器件数量少，线路简单；输出侧则是由运放和电压基准组成的恒压恒流控制。由于功率器件和PWM器件集成在一个封装内，故散热难、整体成本高。 

图1、集成PWM控制器的典型线路

　　图2是自激振荡式(RCC)充电器方案，特点是无专门的控制器来实现脉冲调制，变压器和电容电阻等元件决定了控制方式的可靠性。变压器次边线路与集成PWM控制器方案相同，故不再给出详细线路。

　　RCC方案看上去简单，但其实电性能不可靠，宽电压范围工作困难，失效率高，批量生产时的良率低。为了可靠起振，功率器件也必须选择价格较高的MOSFET。RCC方案看似简单其实很麻烦。

图2、RCC充电器的典型线路

　　分立PWM控制器方案也是被广泛应用于充电器中。传统的做法是分立的PWM控制器配MOSFET，特点是元件选择灵活、线路多种多样，性能良好，因而被很多人采用。AP3700充电器也属于分立PWM控制器方案，但该方案采用特殊的驱动方式，目的是用普通的NPN高压三极管取代了昂贵的MOSFET，降低了总成本。

AP3700充电器方案描述

　　AP3700采用BCD公司的CMOS工艺制成，是射极驱动方式的电流型PWM控制器，驱动普通的高压NPN三极管。该控制器只有三个引脚，即电源端VCC、脉冲输出端OUT和接地端GND，电压反馈输入和电源端VCC合用一只引脚，提高了集成度。抖频技术降低了系统EMI，使得不需要Y电容仍容易满足电磁兼容要求。跳频技术又降低了空载条件下的输入功率。

　　图3是AP3700的充电器方案。AP3700(U1)的脉冲输出脚直接驱动三极管Q1的发射极，电网上电后，U1的OUT脚首先从Q1的发射极获得能量，实现启动。C6、R7和C5是环路补偿元件，再配合恒压恒流元件U2实现对负载端电压和电流的稳定性调节。整体方案具有好的性能，诸如待机功率、EMI、转换效率、动态特性等性能达到了高性能充电器的指标要求。另外，该方案的器件数量不多，三极管、电容电阻等价格便宜，因而这是一种较佳性价比的充电器方案。

表1、AP3700充电器方案的核心器件列表  

图3、AP3700充电器方的原理图、PCB演示板和实物图 

测试结果

　　这里以5V/1A充电器系统为例，介绍主要测试结果。

(1)空载输入功率低

　　轻载和空载时，控制器从正常的PWM方式自动切换到“Skip cycle”模式，见图4。在230V电网电压范围内空载输入功率小于0.15W，满足CEC标准规定的极限值0.3W，见图5。

图4、空载/230VAC时的PWM波形

图5、空载时的输入功率与线性电压

(2)电源转换效率高

　　电源能效标准很多很乱，非强制性的主要有美国的“能源之星”和欧洲的“蓝色天使”标准；更为苛刻的则是美国加州制定的强制性标准—CEC标准。它规定了电源平均效率必须满足公式0.5+0.09lnPo，而平均效率是0.25Po、0.5Po、0.75Po和Po条件下的加权值。越来越多的制造商都采纳CEC标准，提升产品的档次。

　　AP3700的启动电流和工作电流均很低，分别是0.22mA和0.45mA；电源端工作电压VCC低(3.65V~5.25V)，因此启动电阻损耗和控制器损耗都很低，低于0.1W。充电器输出端的主要损耗是限流电阻R14产生的，电流采样端电压Vsense固定为0.2V，输出1A负载电流时损耗为0.2W。AP3700的系统方案很容易满足CEC标准，测试结果见图6。

(3)充电特性理想

　　图7给出了充电特性曲线，优点突出：(3.1) 满载-空载的负载调整率好，~0.5%; (3.2) 短路电流小，大电流就是恒流充电电流；(3.3) 恒流范围宽，1.5V~5.05V。

图7、AP3700的充电特性曲线

(4)瞬态特性好

　　AP3700采用电流模式控制，且始终保持断续模式运行，这都使得输入-输出的传输函数简单，因而瞬态响应速度快、电压过冲小。图8是是负载动态特性，过冲电压350mV。

图8、AP3700的负载动态特性

(5)器件温度可靠

　　这里的操作完全是按照严格的测试程序，PCB板安装到标准的充电器外壳里，见图3。在外壳环境温度为40℃时进行老化实验，通过探头测试几个核心器件的表面温度，见表2。

表2、带标准外壳时的核心器件温度

　　可以看出，AP3700的表面温度低，功率器件APT13003和APD240的表面温度也在正常规范内。

不同方案比较

　　采用TO-92封装的AP3700方案，看上去没有集成PWM控制器解决方案或自激振荡RCC方案简洁，但AP3700方案决不是低端方案，相信上述测试结果已经给人一目了然的印象。下面再作详细对比，见表3。

表3、几种常见充电器方案的综合比较

　　可见，AP3700方案具有低价格、高性能和易生产等优点，能够增强其市场竞争力

0 引 言

　　在计算机测量、控制及信号处理中，数据采集发挥着至关重要的作用。数据采集是获取数据的重要手段，它是从传感器或其他待测设备等模拟或数字被测单元中自动采集信息的过程。而采用ARM内部的A/D转换资源，具有转换速度较高、工作可靠、设计的复杂度较低等优点。同时，ARM还具有体积小、运算速度高，A/D转换分辨率较高的特性，使ARM得到了广泛的应用。本文利用ATMEL公司ARM7系列中的AT91M55800A设计了一个简易的数据采集方案。该方案具有结构简单、开发容易，可靠性强、价格低廉等特点，有一定的实用价值。

1 数据采集方案的结构和功能

　　方案结构如图1所示。

　　该方案是由接收、A/D转换和处理、输出3部分组成。本方案以AT91M55800A为核心，该芯片是一个高性能的32位处理芯片，内部有一个8选1的模拟通道，一个10位的A/D转换通道。预处理电路将传感器拾取的信号进行隔离放大和滤波至A/D转换所需0～3 V，处理过的模拟信号通过AT91M55800A中的A/D转换通道变成数字信号，并根据要求进行相应的处理，后由液晶显示器输出。同时，本方案使用Flash存储器作为程序存储器用于保存数据。

2 硬件组成

　　AT91M55800A是ATMEL公司基于ARM7TDMI核的AT91的16/32位微控制器家族成员。它通过完全可编程的外部总线接口直接连到片外存储器，使读或写操作快可以达到一个时钟周期，通过将带有片内SRAM的ARM7TDMI处理器核、多种外围功能模块、模拟接口和低功耗振荡器集成于单一硅片。AT91M55800A为低功耗应用提供了一个高度灵活和高性价比的解决方案。其主要特点如下：

　　a)集成了ARM7TDMI ARM Thumb处理器核，高性能的32位RISC体系结构，高代码密度的16位指令集，嵌入式ICE；

　　b)8 kB片内SRAM，32位数据总线宽度，单时钟周期访问，方案可大扩展64 MB存储器，软件可编程的8位或16位外部数据总线；

　　c)主／从式SPI接口，8位～16位可编程数据长度，4个外部从芯片选择；

　　d)可编程的看门狗电路，提高方案的安全可靠性；

　　e)58个可编程I/O口线，扩展了输入输出口线；

　　f)先进电源管理控制器，具有正常、等待、慢速、待机和掉电方式；

　　g)8优先级、可单独屏蔽的向量中断控制器，6通道16位定时器/计数器，3个USART，每个USART有2个专用的PDC通道；

　　h)8通道10位A/D转换器，2通道10位D/A转换器；

　　i) 采用片内主振荡器和PLL倍频的时钟产生器，采用片内32 kHz振荡器的实时时钟。

　　图2为方案的实际应用电路。

　　该芯片中含有两个完全相同的4通道10位A/D转换器，可组成一个8通道10位A/D转换器。每个A/D转换器具有4个模拟输入引脚和数字触发输入引脚，并提供一个AIC的中断信号。两个A/D转换器共享模拟电源引脚和参考电压输入引脚。每一个通道可被单独地使能或禁止，并具有自己的数据寄存器。A/D转换器可以配置为在转换序列后自动进入睡眠
模式，并可由软件、T/D或外部信号来触发。

　　由于AT91M55800A内部不带片内程序存储器，需要对方案外扩[1] Flash存储器作为程序存储器用于存放程序代码、常量表及掉电后需要保存的数据。AT91M55800A的总线读写周期长可以有8个周期的延时，要求Flash存储器的低读速度不低于该速度。考虑到方案的执行速度和程序大小，选用访问速度为70 ns的HY29LV160(芯片容量是1 M×16 bit共2 MB)，基本上能够满足方案要求。

　　该系统中接入AD590[2]作为温度传感器，该器件以电流作为输出量来指示温度，并且将得到的信号经过放大器的缓冲隔离得到一个与温度成正比的电压，从而实现对温度的测量。

3 A/D转换编程

　　在AT91M55800A中，两个A/D转换器独立工作，每个A/D转换器只能读取一个通道的A/D转换器值。此程序让用户指定哪一个通道工作，然后读取指定通道的值，并显示出来。由于A/D转换器的精度有10位和8位，这里设置为10位，因此获得的数据范围在0～3FF之间。

　　A/D转换器的工作过程不同于一般的外围设备。初始化后，必须有一个触发命令高速A/D转换器进行采集，此时A/D转换器对其激活的某一个通道上的模拟信号进行采样、保持，然后转换成数据，存储在数据寄存器中。用户可以从状态寄存器中了解到A/D转换器是否已经转换完成，然后通过读取数据寄存器得到A/D转换后的数值。

　　A/D转换程序流程图见图3。

　　对A/D转换器进行编程,使用AT91库(在/pe-riph/adc目录下)，与A/D转换器相关的代码部分[3]如下：

　　a)adc．h：A/D转换器用户接口结构定义StructADC、控制寄存器ADC-CR、模式寄存器ADC-MR和其他一些重要寄存器的各个重要位的定义、A/D转换器中断服务程序函数定义。

　　b)Lid_adc．h：A/D转换器描述符定义、库函数的定义。

　　e)Lid_adc．c：库函数的详细代码。包括：初始化ADC at91_adc_open、关闭ADC at91_adc_close、获得状态寄存器的值at91_adc_get_status、设置控制寄存器的值at91_adc_trig_cmd、读取A/D转换的值at91_adc_read、打开指定的A/D转换通道at91_adc_channel_open、关闭指定的A/D转换通道at91_adc_channel_close、获取通道开和关的状态at91_adc_channel_geI_status等。

4 结束语

　　本文介绍了一个基于ARM7的数据采集方案。该方案通过硬件的具体设计和软件编程实现了预期的目标。利用ARM进行数据采集可以使方案更稳定，而且可以达到功耗小、性能高的效果，适合在多种工业场合中应用。