基于CPLD的軟開關(guān)電源數(shù)字控制器設(shè)計(jì)
2.2磁偏檢測電路
在全橋電路中,一對(duì)功率開關(guān)管在工作周期的前半部分和后半部分交替地通斷,若它們的飽和壓降相等,導(dǎo)通脈寬也一樣,則稱電路工作在平衡狀態(tài)。但若由于某種 原因?qū)е聝蓚€(gè)半周期內(nèi)施加在中頻變壓器上的電壓不相等(例如功率開關(guān)管的飽和壓降有較大差異)或是一對(duì)晶體管的導(dǎo)通脈寬不相等(例如由于存儲(chǔ)時(shí)間的不一 致、控制電路輸出脈寬不相等以及反饋回路引起的不對(duì)稱等)時(shí),功率轉(zhuǎn)換電路就工作在不平衡狀態(tài)。變壓器的磁通在一個(gè)周期終了時(shí)不能返回到起始點(diǎn),于是將在 一個(gè)方向增大,其工作區(qū)域?qū)⑵蛞粋€(gè)象限,引起磁芯飽和從而導(dǎo)致功率開關(guān)管損壞,逆變失敗,此即所謂“單向偏磁”。
為了避免變壓器的飽和,充分發(fā)揮數(shù)字控制器的優(yōu)勢,盡量簡化主電路的設(shè)計(jì),增加變壓器的利用率,本文設(shè)計(jì)中采取以下方法來進(jìn)行磁偏的檢測和控制。如圖4所 示,通過互感器分別檢測變壓器的一次側(cè)正負(fù)半周的電流大小,將檢測得到的值HCQ1和HCQ2進(jìn)行比較,一旦某個(gè)半周的電流偏大超過一定的值,則認(rèn)為出現(xiàn) 了偏磁,將該信號(hào)送入TMS320LF2407A的捕獲單元功能,產(chǎn)生捕獲中斷并通過中斷程序去調(diào)整相應(yīng)橋臂的功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度,強(qiáng)制對(duì)變壓器進(jìn) 行磁恢復(fù),防止變壓器飽和現(xiàn)象的發(fā)生。
2.3數(shù)據(jù)采樣及濾波
為了確??刂瓢迮c系統(tǒng)主電路的信號(hào)隔離,數(shù)據(jù)采樣電路上采用與霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器接口,確保采樣輸入電路的信號(hào)與采樣輸出信號(hào)的完全隔離。
TMS320LF2407A芯片內(nèi)部集成了10位精度的帶內(nèi)置采樣/保持的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC)。根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求,10位ADC的精度可以滿足電壓 的分辨率、電流的分辨率的控制要求,因此本文直接利用控制芯片內(nèi)部集成的ADC,就可滿足控制精度。另外,該10位ADC是高速ADC, 最小轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)到500 ns,也滿足控制對(duì)采樣周期要求。
為了提高ADC數(shù)字采樣的精度,減少軟件濾波的工作量,設(shè)計(jì)了低通濾波器對(duì)電壓和電流的信號(hào)進(jìn)行處理,以消除高頻信號(hào)的干擾和更好的消除線路以及空間的干擾。
2.4保護(hù)功能
電源運(yùn)行過程中,可能會(huì)發(fā)生一些異常狀態(tài),如全橋電路出現(xiàn)直通使得原邊母線短路;副邊負(fù)載短路或者過流、散熱器過熱等等,需要在控制中加以保護(hù)。
在本文設(shè)計(jì)中,利用了DSP 功率保護(hù)引腳PDPINT的功能對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行檢測并能夠做到及時(shí)恰當(dāng)處理,做到系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
保護(hù)電路采用窗口比較電路,分別檢測功率開關(guān)管的過流信號(hào),輸出的短路信號(hào)和散熱器的過熱信號(hào)。設(shè)定保護(hù)的閥值,一旦出現(xiàn)任何異常,就可以立刻將保護(hù)信號(hào) 送入DSP 功率保護(hù)引腳PDPINT或者外部中斷信號(hào)IOPE-2,通知控制系統(tǒng)并采取相應(yīng)的措施:對(duì)于原邊的短路以及副邊的短路采用不可恢復(fù)的保護(hù)方式,立刻關(guān)閉 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào),切斷電源的輸入,以防止其它更嚴(yán)重的危險(xiǎn)發(fā)生;對(duì)于散熱器過熱等可恢復(fù)的保護(hù)信號(hào),則暫時(shí)關(guān)閉PWM輸出,等狀態(tài)恢復(fù)后再重新恢復(fù)工作。
評(píng)論