基于CPLD的軟開關(guān)電源數(shù)字控制器設(shè)計

1 引言

近年來，隨著大功率開關(guān)電源的發(fā)展，對控制器的要求越來越高，開關(guān)電源的數(shù)字化和智能化也將成為未來的發(fā)展方向。

目前，我國的大功率開關(guān)電源多采用傳統(tǒng)的 模擬控制方式，電路復(fù)雜，可靠性差。因此，采用集成度高、集成功能強(qiáng)大的數(shù)字控制器設(shè)計開關(guān)電源控制器，來適應(yīng)不斷提高的開關(guān)電源輸出可編程控制、數(shù)據(jù)通訊、智能化控制等要求。

2.數(shù)字控制器設(shè)計

本文設(shè)計的數(shù)字控制器，采用TI公司24X系列DSP控制器中的TMS320LF2407A芯片作為主控制器，主要功能模塊包括：(1)DSP與可編程邏輯器件CPLD相配合實現(xiàn)全橋移相諧振軟開關(guān)驅(qū)動(2)偏磁檢測電路;(3)其他功能，如數(shù)據(jù)采集、保護(hù)及外部接口等。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1移相控制波形的生成

TMS320LF2407A芯片包含兩個事件管理器EVA和EVB，每個事件管理器都包括兩個通用定時器，通用定時器GPT1和GPT2對應(yīng)于事件管理器EVA，GPT1和GPT2對應(yīng)于事件管理器EVB，通用定時器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

通用定時器是PWM波形產(chǎn)生的基礎(chǔ)，每個通用定時器都可以提供一路單獨的PWM輸出通道。獲得指定周期指定脈寬的PWM信號的過程是：首先設(shè)置通用定時器 控制寄存器TxCON確定計數(shù)器的計數(shù)模式和時鐘源;然后根據(jù)需要的PWM波形周期設(shè)置周期寄存器TxPR;接著裝載比較寄存器TxCMPR，確定PWM 波形的占空比。通過上述相應(yīng)的設(shè)置即可獲得指定周期、指定脈寬的PWM信號。

而輸出移相波形的關(guān)鍵是讓同一事件管理器中的兩個通用定時器同步工作，并且在一個通用定時器從零開始計數(shù)的時刻，賦予另一個通用定時器計數(shù)器不同的初值， 初值的大小決定兩個通用定時器輸出PWM波形的相位關(guān)系。本文利用事件管理器EVA的兩個通用定時器GPT1和GPT2的同步工作，產(chǎn)生移相波形。

為了避免因開關(guān)器件特別是IGBT器件在關(guān)斷時電流拖尾造成橋臂瞬時直通所造成的危害，還需要在同側(cè)橋臂的開關(guān)器件控制波形中添加死區(qū)。因為PLD具有可 在線修改能力，可在PCB電路完成后隨時修改設(shè)計，而不必改動硬件電路，因此本文采用ALTERA公司的EPM7000S系列的CPLD芯片，通過編程生 成控制波形的死區(qū)。如圖3所示。