充分發揮DSP強大功能的大功率開關電源設計
發布時間:2015-02-13 責任編輯:echolady
【導讀】本文從DSP的功能出發,設計出一款簡化器件、減少功耗、節省成本,且能夠有效提高係統可靠性的大功率開關電源。本次設計的開關電源主要由功率主電路、DSP控製電路、輔助電路組成。
1、電源的總體方案
本文所設計的開關電源的基本組成原理框圖如圖1所示,主要由功率主電路、DSP控製回路以及其它輔助電路組成。
開關電源的主要優點在“高頻”上。通常濾波電感、電容和變壓器在電源裝置的體積和重量中占很大比例。從“電路”和“電機學”的de有you關guan知zhi識shi可ke知zhi,提ti高gao開kai關guan頻pin率lv可ke以yi減jian小xiao濾lv波bo器qi的de參can數shu,並bing使shi變bian壓ya器qi小xiao型xing化hua,從cong而er有you效xiao地di降jiang低di電dian源yuan裝zhuang置zhi的de體ti積ji和he重zhong量liang。以yi帶dai有you鐵tie芯xin的de變bian壓ya器qi為wei例li,分fen析xi如ru下xia:

圖1 係統組成框圖
2、係統的硬件設計
本電源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”變換的結構,主要由輸入電網EMI濾波器、輸人整流濾波電路、高頻逆變電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路等幾部分組成,如圖2所示。

圖2 功率主電路原理圖
其基本工作原理是:交流輸入電壓經EMI濾波、整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)後(hou)得(de)到(dao)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya),通(tong)過(guo)高(gao)頻(pin)逆(ni)變(bian)器(qi)將(jiang)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)變(bian)換(huan)成(cheng)高(gao)頻(pin)交(jiao)流(liu)電(dian)壓(ya),再(zai)經(jing)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)隔(ge)離(li)變(bian)換(huan),輸(shu)出(chu)所(suo)需(xu)的(de)高(gao)頻(pin)交(jiao)流(liu)電(dian)壓(ya),最(zui)後(hou)經(jing)過(guo)輸(shu)出(chu)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu),將(jiang)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)高(gao)頻(pin)交(jiao)流(liu)電(dian)壓(ya)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)後(hou)得(de)到(dao)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)高(gao)質(zhi)量(liang)、高品質的直流電壓。如圖3所示為交流輸入電壓到最後輸出所需直流電壓的各環節電壓波形變換流程。
3、係統的軟件實現
為了構建DSP控製器軟件框架,使程序易於編寫、查錯、測試、維護、修改、更新和擴充,在軟件設計中采用了模塊化設計,將整個軟件劃分為初始化模塊、ADC信號采集模塊、PID運算處理模塊、PWM波生成模塊、液晶顯示模塊以及按鍵掃描模塊。各模塊問的流程如圖3所示。

圖3 軟件模塊流程圖
主要技術指標如下:輸入電壓:三相AC380V±5%;輸出電壓:DC220V±2%;輸出電流:50A;額定功率:11kW。
所得試驗樣機額定負載時的輸出波形如圖4(a)所示。由圖4(a)實際讀數可知,輸出電壓從0上升到220V的響應時間為1s左右,電源係統具有較快的響應速度。同時,由圖4(b)中的電壓波形局部放大圖可見,輸出電壓為220V時,電壓波動在2V左右,其最大電壓波動小於1%。

圖4 樣機額定負載時的輸出波形
結語
本文介紹的基於DSP的大功率高頻開關電源,充分發揮了DSPqiangdagongneng,keyiduikaiguandianyuanjinxingduofangmiankongzhi,bingqienenggoujianhuaqijian,jiangdichengben,jianshaogonghao,tigaoshebeidekekaoxing。shiyanshujubiaomingzhibiaomanzushejiyaoqiu,bendianyuanjunnenggoubaochilianghaodeshuchuxingneng。
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