DSP的大功率開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案

以TMs320LF2407A為控制核心，介紹了一種基于DSP的大功率開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案。該電源采用半橋式逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，應(yīng)用脈寬調(diào)制和軟件PID調(diào)節(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電壓的穩(wěn)定輸出。最后，給出了試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)表明，該電源具有良好的性能，完全滿(mǎn)足技術(shù)規(guī)定要求。

　　引 言:

　　信息時(shí)代離不開(kāi)電子設(shè)備，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子設(shè)備的種類(lèi)與日俱增，與人們的工作、生活的關(guān)系也日益密切。任何電子設(shè)備又都離不開(kāi)可靠的供電電源，它們對(duì)電源供電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。

　　目前，開(kāi)關(guān)電源以具有小型、輕量和高效的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源。與之相應(yīng)，在微電子技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，DSP芯片的發(fā)展日新月異，因此基于DSP芯片的開(kāi)關(guān)電源擁有著廣闊的前景，也是開(kāi)關(guān)電源今后的發(fā)展趨勢(shì)。

　　1 .電源的總體方案

　　本文所設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)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控制回路以及其它輔助電路組成。

　　開(kāi)關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)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(jī)學(xué)”的有關(guān)知識(shí)可知，提高開(kāi)關(guān)頻率可以減小濾波器的參數(shù)，并使變壓器小型化，從而有效地降低電源裝置的體積和重量。以帶有鐵芯的變壓器為例，分析如下：

　　 圖1 系統(tǒng)組成框圖

　　設(shè)鐵芯中的磁通按正弦規(guī)律變化，即φ= φMsinωt，則：

　　式中，EM= ωWφ M=2πfWφM，在正弦情況下，EM=√2E，φM=BMS，故：

　　式中，f為鐵芯電路的電源頻率;W 為鐵芯電路線圈匝數(shù);BM為鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度;S為鐵芯線圈截面積。

　　從公式可以看出電源頻率越高，鐵芯截面積可以設(shè)計(jì)得越小，如果能把頻率從50 Hz提高到50 kHz，即提高了一千倍，則變壓器所需截面積可以縮小一千倍，這樣可以大大減小電源的體積。

　　綜合電源的體積、開(kāi)關(guān)損耗以及系統(tǒng)抗干擾能力等多方面因素的考慮，本開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定為30 kHZ。

　　2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 功率主電路

　　本電源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”變換的結(jié)構(gòu)，主要由輸入電網(wǎng)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