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充分發(fā)揮DSP強大功能的大功率開關(guān)電源設(shè)計

發(fā)布時間:2015-02-13 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】本文從DSP的功能出發(fā),設(shè)計出一款簡化器件、減少功耗、節(jié)省成本,且能夠有效提高系統(tǒng)可靠性的大功率開關(guān)電源。本次設(shè)計的開關(guān)電源主要由功率主電路、DSP控制電路、輔助電路組成。

1、電源的總體方案

本文所設(shè)計的開關(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。

開關(guān)電源的主要優(yōu)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(xué)”的有關(guān)知識可知,提高開關(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:

充分發(fā)揮DSP強大功能的大功率開關(guān)電源設(shè)計
圖1 系統(tǒng)組成框圖

2、系統(tǒng)的硬件設(shè)計

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。

充分發(fā)揮DSP強大功能的大功率開關(guān)電源設(shè)計
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(jīng)EMI濾波、整流濾波后得到直流電壓,通過高頻逆變器將直流電壓變換成高頻交流電壓,再經(jīng)高頻變壓器隔離變換,輸出所需的高頻交流電壓,最后經(jīng)過輸出整流濾波電路,將高頻變壓器輸出的高頻交流電壓整流濾波后得到所需要的高質(zhì)量、高品質(zhì)的直流電壓。如圖3所示為交流輸入電壓到最后輸出所需直流電壓的各環(huán)節(jié)電壓波形變換流程。

3、系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

為了構(gòu)建DSP控制器軟件框架,使程序易于編寫、查錯、測試、維護、修改、更新和擴充,在軟件設(shè)計中采用了模塊化設(shè)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。

充分發(fā)揮DSP強大功能的大功率開關(guān)電源設(shè)計
圖3 軟件模塊流程圖

主要技術(shù)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(shù)可知,輸出電壓從0上升到220V的響應(yīng)時間為1s左右,電源系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)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,其最大電壓波動小于1%。

充分發(fā)揮DSP強大功能的大功率開關(guān)電源設(shè)計
圖4 樣機額定負載時的輸出波形

結(jié)語

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(shè)備的可靠性。試驗數(shù)據(jù)表明指標滿足設(shè)計要求,本電源均能夠保持良好的輸出性能。

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