基于數(shù)字化控制的開關電源的研究
基于單片機的數(shù)字電源這種方法,雖然控制電路比較復雜,并且存在一定的延時,對電源的動態(tài)性能和穩(wěn)壓精度有一定影響,但由于該方法對于單片機的要求不高,成本也比較低,設計方法容易掌握,因此可以在穩(wěn)壓精度和動態(tài)性能要求并不是很高的場合下使用。
利用高性能的DSP數(shù)字芯片對電源實現(xiàn)直接控制,可以簡化控制電路的設計,再加上這些芯片有比較高的采樣速度(TMS320LF2407內部的10、位A/D轉換器完成一次A/D轉換只需500ns)和運算速度,可以快速有效地實現(xiàn)各種復雜的控制算法I。基于DSP控制的開關電源原理結構如圖3。
其中:DSP采用目前流行的TMS320LF2407,主要進行數(shù)字PID計算;復雜可編程邏輯器件CPLD根據DSP計算的結果生成數(shù)字PWM波形控制主功率變換器,這樣避免了模擬PWM控制器中的雙脈沖現(xiàn)象和半頻現(xiàn)象,實現(xiàn)了PWM控制的完全數(shù)字化;AID轉換電路用作電壓、電流、溫度等數(shù)據的采集,芯片可采用TLC5540芯片,也可采用TLC2543芯片,通過此AID轉換電路采集的電壓等信號,經數(shù)據總線低八位進入DSP,與標準正弦波信號進行比較,當檢測到輸出電壓幅度高于標準正弦波信號時,按比例降低占空比,從而實現(xiàn)對開關電源輸出正弦波和幅度的調DSP通過接口電路還可以擴展LCD、鍵盤進行人機交換以及通過串口RS-485或RS一232進行數(shù)據的通信等。
這種基于信號處理數(shù)字的開關電源,雖然DSP芯片結構復雜,成本比較高,而且DSP控制技術相對較難掌握,但由于芯片具有較高的采樣速度和運算速度,可以快速有效地實現(xiàn)各種復雜的控制算法,實現(xiàn)對電源的有效控制,有較高的動態(tài)性能和穩(wěn)壓精度,因此,這種方式將會在今后開關電源的數(shù)字控制技術中發(fā)揮重要作用。
3 結束語
開關電源采用全數(shù)字化控制技術,可以有效地縮小電源體積,降低成本,大大提高了設備的可靠性和對用戶的適應性,是今后開關電源發(fā)展的一種趨勢。目前,在通信領域已經得到了較好地應用。該文給出的基于數(shù)字控制技術開關電源的兩種方案,適用于不同的環(huán)境,我們可以根據采樣速度、運算速度和控制算法復雜度等因素選擇不同的方案。
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