基于DSP的大功率數字開(kāi)關(guān)電源設計

DC-DC變換電路如圖2所示。圖中每個(gè)IGBT旁均并聯(lián)有阻容吸收回路(RC)作為緩沖器，在IGBT瞬間斷開(kāi)時(shí)，緩沖器元件RC將通過(guò)提供交流通道減少功率管斷開(kāi)時(shí)的集電極電壓應力。
工作原理如下：在圖2中，P1、P4和P2、P3分別構成全橋的兩臂，P1-P4的驅動(dòng)信號分別為S1-S4，這4路驅動(dòng)信號來(lái)自于驅動(dòng)芯片KA101。當S1和P4信號來(lái)時(shí)，P1和P4導通，電流經(jīng)過(guò)P1進(jìn)入變壓器原邊，再經(jīng)P4形成回路。當S2和P3信號來(lái)時(shí)，P2和P3導通，電流經(jīng)過(guò)P2進(jìn)入變壓器原邊，再經(jīng)P3形成回路，但是電壓的極性與S1驅動(dòng)的相反。這樣，直流電壓經(jīng)過(guò)變換電路變換以后，得到的為一高頻變化的交流電壓，完成了從DC到AC的變換。然后這一交流電壓再經(jīng)過(guò)高頻變壓器變壓和整流濾波電路整流濾波即可得到預期的穩定直流電壓。
1．3 驅動(dòng)電路
由于TMS320F2812的PWM波驅動(dòng)能力有限，而IGBT要求PWM波的驅動(dòng)能力較強，所以在DSP和IGBT之間必須接相應的驅動(dòng)電路，增加驅動(dòng)功率，保證IGBT在最短時(shí)間內開(kāi)通與關(guān)斷。該驅動(dòng)電路主要完成2個(gè)功能：一是將弱電控制回路與大功率強電主回路實(shí)現電氣隔離：二是通過(guò)驅動(dòng)電路提供IGBT開(kāi)關(guān)所需的電壓和電流。
本設計采用北京落木源電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的光耦隔離驅動(dòng)芯片KA101來(lái)對IGBT進(jìn)行驅動(dòng)。該器件保護功能完善、工作頻率較高、用戶(hù)可調參數多、價(jià)格便宜，并能與多種其他類(lèi)型的驅動(dòng)器兼容。DSP產(chǎn)生的PWM信號從驅動(dòng)芯片KA101的1、2引腳輸入，通過(guò)驅動(dòng)芯片內部控制變換，最終從17、18引腳輸出驅動(dòng)信號接到IGBT的柵極，控制開(kāi)關(guān)器件的通斷。

2 數字PID算法的實(shí)現
數字PID控制是一種采樣控制，它只能根據采樣時(shí)刻的偏差值計算控制量。因此，連續域PID控制算法不能直接使用，需要采用離散化方法。數字PID控制算法又分為位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。還有一些改進(jìn)算法如積分分離法，遇限削弱積分法，不完全微分法，
微分先行法和帶死區的PID控制算法等。
本設計中，有一個(gè)預設的基準電壓，而且為了節省存儲空間所以選用增量型PID控制算法實(shí)現系統功能。根據推理原理可得增量型PID算法。

由于計算機輸出增量，所以對誤動(dòng)作影響小，如果必要時(shí)可以用邏輯判斷的方法去掉，而且增量控制不易產(chǎn)生積分失控，容易獲得較好的調節品質(zhì)。

3 結束語(yǔ)
本文設計了以全橋隔離式PWM變換器為核心，基于DSP的大功率數字開(kāi)關(guān)電源。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?？梢韵嘈?，隨著(zhù)數字技術(shù)的發(fā)展，應用速度更快、精度更高、體積更小、更加可靠、操作更靈活的DSP處理芯片將會(huì )更多的應用到數字開(kāi)關(guān)電源中，數字開(kāi)關(guān)電源也將在相關(guān)行業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應用。