基于DSP的大功率數字開(kāi)關(guān)電源設計

摘要：結合電力電子技術(shù)和嵌入式技術(shù)，設計了以全橋隔離式PWM變換器為核心，基于DSP處理器TMS320F2812的高精度大功率數字開(kāi)關(guān)電源。完成了系統硬件電路設計及軟件數字PID算法，實(shí)現數字化采樣、運算、控制輸出、系統監控和人機接口等功能。
關(guān)鍵詞：數字開(kāi)關(guān)電源；DSP；PWM；PID

0 引言
隨著(zhù)電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源得到了廣泛應用，日新月異的高科技產(chǎn)品也對開(kāi)關(guān)電源提出了更高的要求。傳統的基于模擬控制技術(shù)的開(kāi)關(guān)電源發(fā)展了很多年，各方面都比較成熟，但有其自身無(wú)法克服的缺點(diǎn)，數字開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的出現克服了傳統模擬控制技術(shù)的缺陷，為開(kāi)關(guān)電源設計領(lǐng)域注入了新的活力。隨著(zhù)數字控制方法、數字控制電路結構的發(fā)展和數字化開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)需求的推動(dòng)，數字化控制開(kāi)關(guān)電源在電源領(lǐng)域里的優(yōu)勢越來(lái)越明顯。
本文結合電力電子技術(shù)和嵌入式技術(shù)，設計了基于DSP處理器TMS320F2812的大功率數字開(kāi)關(guān)電源，實(shí)現數字化采樣、運算、控制輸出、系統監控和人機接口等功能。該設計充分發(fā)揮DSP處理器精度高、速度快等特點(diǎn)，提高了開(kāi)關(guān)電源的輸出精度、智能度、集成度和系統穩定性。

1 系統硬件電路設計
本設計主要由輸入電網(wǎng)濾波、輸入整流濾波、DC-DC變換、輸出濾波、DSP控制電路、驅動(dòng)電路、電壓電流反饋電路、輔助黽源電路、人機接口電路等幾部分組成。該設計總體設計框圖如圖1所示：

其基本原理是：交流輸入電壓經(jīng)電網(wǎng)濾波、整流濾波得到直流電壓，該直流電壓在DC-DC變換電路內部經(jīng)過(guò)高頻逆變、高頻變壓器隔離變換、整流等一系列變換后輸出直流電壓，最后再經(jīng)過(guò)輸出濾波電路，得到需要的高質(zhì)量、高品質(zhì)的直流電壓。
輸入電網(wǎng)濾波、輸入整流濾波、輸出濾波電路、電壓電流反饋電路、輔助電源電路等部分的設計基本和傳統的模擬控制技術(shù)相同，本文不再介紹。人機接口電路主要實(shí)現檢測參數的反饋以及處理器基準電壓的實(shí)現，在本文也不做過(guò)多的介紹。本文主要介紹DSP控制電路、DC-DC變換電路、驅動(dòng)電路的設計方法。
1．1 DSP控制電路
本設計采用DSP處理器TMS320F2812為核心控制芯片。
其工作原理：輸出電壓和電感電流通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò )，將反饋信號轉換為DSP所需要的電平，接至DSP的A／D轉換口，轉換后的信號與通過(guò)人機接口電路輸入的電壓基準信號一起經(jīng)過(guò)電壓電流調節器獲得實(shí)際的正弦調制信號，該正弦調制信號與DSP定時(shí)器產(chǎn)生的三角波載波信號相交截，輸出帶有一定死區的PWM控制信號，最后經(jīng)驅動(dòng)單元送到IGBT。