传统的开关电源一般以恒流或恒压工作，不能根据负载调节输出电压或电流，本文中，我们设计了一种数字控制的开关电源模块。该电源模块是以TI公司的MSP430为控制核心，通过数字PID调节器控制反馈输出来实现的。首先介绍了该电源模块的工作原理及整体设计的具体方案，其次介绍了部分关键电路的硬件设计，给出了主程序及部分子程序的流程图。与传统的开关电源相比，该电源模块具有体积小、精度高、电路简单、输出电压连续可调等优点。

  开关电源是利用现代电力电子技术控制功率开关管(MOSFET、IGBT)开通和关断的时间比率来稳定输出电压的一种新型稳压电源，目前已广泛地应用于许多领域中。随着科学技术的发展和电子科技类产品的不断涌现，许多电子科技类产品对电能质量的要求慢慢的升高，一些原始电能已经没办法满足用户的需求，必须经过电能转换的处理后才能用。传统的开关电源的主要控制方式是采用脉宽调制集成电路的输出PWM脉冲，采用模拟PID调节器进行脉宽调制，这种控制方式的缺点为：体积非常庞大，电路结构较为复杂，外界不能及时地对其工作状态进行调节，且一般以恒流或恒压工作，也不能根据负载调节输出电压或电流。

  为了解决上述控制方式的缺点，文中设计了一种以TI公司的高性能MSP430单片机为控制核心的开关电源模块，根据设定值和电源输出电压之差，由单片机直接对开关电源模块的主电路实现数字控制。本开关电源模块控制核心是MSP430F449单片机，它是TI公司生产的功能很强大的单片机，其低功耗的优点满足了电源模块高效率的要求。本电源模块可以方便外界及时地对其工作状态做调整，并且能根据负载进行自动调节。

  本开关电源模块是由调压电路和单片机控制管理系统等部分所组成，调压电路改变输出电压，单片机控制管理系统负责处理采集到的电信号，并反馈给调压电路。本开关电源模块采用数字控制方式，通过给定量和反馈量的比较得到偏差，并通过数字PID调节器控制反馈输出，从而控制开关电源模块的输出。由MSP430单片机采用软件控制PID调节和反馈输出。

  整个系统由调压电路、辅助电源、采样电路以及单片机控制管理系统等几部分所组成。总体设计框图如图1所示。

  从图1中能够正常的看到，电能从左侧输入，右侧输出。辅助电源给单片机供电。利用MSP430F449单片机高速ADC转换通道实时采集输出电压与输出电流，并与设定值比较，根据采集值和设定值之间的误差进行PID调节。

  如图2所示，调节电路由U1、功率MOSFET等构成。U1是TPS40304，是调节电路的核心，该芯片提供了各种可编程功能，包括软启动设计、过电流保护、环路补偿，该芯片的2号引脚是软启动编程引脚，连接到GND的电容CSS为软启动提供时间延迟。相比传统的普通的整流二极管，导通电阻低的MOSFET整流管压降低，在低压大电流场合，能够更好的降低损耗，大大的提高了电源的效率。

  采样电路由U2、R3、R4、RR1和RR2构成。U2是MAX9934电流检测放大器，MAX9934的RS+和RS-引脚接在R3的两端，该芯片的OUT引脚的输出电流通过电阻R4产生输出电压，该输出电压与R3两端的电压成正比，反应了负载电流，该电压由MSP430单片机采样。从电阻RR1和RR2的中间取得电压信号传给MSP430单片机的一个AD引脚，由单片机采样，检测输出电压。

  通过键盘能轻松实现电压参考值的设定，输出电压和电流的切换显示。由于MSP430F449单片机带有内部LCD驱动模块，可以直接将液晶显示模块连接在芯片的驱动端口，显示电压和电流的采集值。也可以取消键盘和显示模块，用MSP430F449自带的I2C接口，输入和输出电压与电流值，不但可以减小体积，方便集成化，还可以接收其他电路传递来的控制信号。