基于DSP的大功率開關(guān)電源設計

圖9 PID運算程序流程圖

4、PWM 生成模塊

TMS320LF2407A內(nèi)部包括兩個事件管理器模塊EVA和EVB，每個事件管理器模塊包括通用定時器GP、比較單元、捕獲單元以及正交編碼脈沖電路。通過TMS320LF2407A事件管理模塊中的比較單元可以產(chǎn)生帶死區(qū)的PWM波，與PWM 波產(chǎn)生相關(guān)的寄存器有：比較寄存器CMPRx、定時器周期寄存器Tx—PR、定時器控制寄存器TxCON、定時器增/減計數(shù)器TxCNT、比較控制寄存器 COMCONA/B、死區(qū)控制寄存器DBTCONA/B。

PWM波的生成需對TMS320LF2407A的事件管理模塊中的寄存器進行配置。由于選用的是PWM1/2，因此配置事件管理寄存器組A，根據(jù)需要生成帶死區(qū)PWM波的設置步驟為：

(1)設置并裝載比較方式寄存器ACTRA，即設置PWM波的輸出方式;

(2)設置T1CON寄存器，設定定時器1工作模式，使能比較操作;

(3)設置并裝載定時器1周期寄存器T1PR，即規(guī)定PWM 波形的周期;

(4)定義CMPR1寄存器，它決定了輸出PWM 波的占空比，CMPR1中的值是通過計算采樣值而得到的;

(5)設置比較控制寄存器COMCONA，使能PD—PINTA 中斷;

(6)設置并裝載死區(qū)寄存器DBTCONA，即設置死區(qū)時間。

圖10所示為帶死區(qū)PWM波的生成原理

5、鍵盤掃描及LCD顯示模塊

按鍵掃描執(zhí)行模塊的作用是判斷用戶的輸入，對不同的輸入做出相應的響應。本開關(guān)電源設計采用16個壓電式按鍵組成的矩陣式鍵盤構(gòu)成系統(tǒng)的輸入界面。16個按鍵的矩陣式鍵盤需要DSP的8個I/O口，這里選用IOPA0～IOPA3作為行線，IOPF0～IOPF3作為列線。由于 TMS320LF2407A都是復用的I/O口，因此需要對MCRA和MCRC寄存器進行設置使上述8個I/O口作為一般I/O端口使用。按鍵掃描執(zhí)行模塊采用的是中斷掃描的方式，只有在鍵盤有鍵按下時才會通過外部引腳產(chǎn)生中斷申請，DSP相應中斷，進人中斷服務程序進行鍵盤掃描并作相應的處理。

LCD顯示模塊需要DSP提供11個I/O口進行控制，包括8位數(shù)據(jù)線和3位控制線，數(shù)據(jù)線選用IOPB0～IOPB7，控制線選用 IOPFO IOPF2，通過對PBDATDIR和PFDATDIR寄存器的設置實現(xiàn)DSP與LCD的數(shù)據(jù)傳輸，實時顯示開關(guān)電源的運行狀態(tài)。

樣機研制

主要技術(shù)指標如下：輸入電壓：三相AC380 V±5% ;輸出電壓：DC220V±2% ;輸出電流：50 A;額定功率：11 kW。

所得試驗樣機額定負載時的輸出波形如圖11(a)所示。由圖11(a)實際讀數(shù)可知，輸出電壓從0上升到220 V的響應時間為1s左右，電源系統(tǒng)具有較快的響應速度。同時，由圖11(b)中的電壓波形局部放大圖可見，輸出電壓為220 V時，電壓波動在2 V左右，其最大電壓波動小于1%。

圖11 樣機額定負載時的輸出波形

結(jié)論

本文介紹的基于DSP的大功率高頻開關(guān)電源，充分發(fā)揮了DSP強大功能，可以對開關(guān)電源進行多方面控制，并且能夠簡化器件，降低成本，減少功耗，提高設備的可靠性。試驗數(shù)據(jù)表明指標滿足設計要求，本電源均能夠保持良好的輸出性能。