基于DSP的大功率开关电源的设计方案

2019-08-02 19:47发布

 0 引 言
  信息时代离不开电子设备,随着电子技术的高速发展,电子设备的种类与日俱增,与人们的工作、生活的关系也日益密切。任何电子设备又都离不开可靠的供电电源,它们对电源供电质量的要求也越来越高。
  目前,开关电源以具有小型、轻量和高效的特点而被广泛应用于电子设备中,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源。与之相应,在微电子技术发展的带动下,DSP芯片的发展日新月异,因此基于DSP芯片的开关电源拥有着广阔的前景,也是开关电源今后的发展趋势。
  1 电源的总体方案
  本文所设计的开关电源的基本组成原理框图如图1所示,主要由功率主电路、DSP控制回路以及其它辅助电路组成。
  开关电源的主要优点在“高频”上。通常滤波电感、电容和变压器在电源装置的体积和重量中占很大比例。从“电路”和“电机学”的有关知识可知,提高开关频率可以减小滤波器的参数,并使变压器小型化,从而有效地降低电源装置的体积和重量。以带有铁芯的变压器为例,分析如下:

图1 系统组成框图
  设铁芯中的磁通按正弦规律变化,即φ= φMsinωt,则:

  式中,EM= ωWφ M="2"πfWφM,在正弦情况下,EM=√2E,φM=BMS,故:

  式中,f为铁芯电路的电源频率;W 为铁芯电路线圈匝数;BM为铁芯的磁感应强度;S为铁芯线圈截面积。
  从公式可以看出电源频率越高,铁芯截面积可以设计得越小,如果能把频率从50 Hz提高到50 kHz,即提高了一千倍,则变压器所需截面积可以缩小一千倍,这样可以大大减小电源的体积。
  综合电源的体积、开关损耗以及系统抗干扰能力等多方面因素的考虑,本开关电源的开关频率设定为30 kHZ。
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19条回答
biechedan
2019-08-04 10:57
 3.1 初始化模块
  系统初始化子程序是系统上电后首先执行的一段代码,其功能是保证主程序能够按照预定的方式正确执行。系统的初始化包括所有DSP的基本输入输出单元的初始设置、LCD初始化和外扩单元的检测等。
  3.2 ADC采样模块
  TMS320LF2407A芯片内部集成了10位精度的带内置采样/保持的模数转换模块(ADC)。根据系统的技术要求,10位ADC的精度可以满足电压的分辨率、电流的分辨率的控制要求,因此本设计直接利用DSP芯片内部集成的ADC就可满足控制精度。另外,该10位ADC是高速ADC,最小转换时间可达到500 ns,也满足控制对采样周期要求。
  ADC采样模块首先对ADC进行初始化,确定ADC通道的级联方式,采样时间窗口预定标,转换时钟预定标等。然后启动ADC采样,定义三个数组依次存放电压、电流和温度的采样结果,对每一个信号采样8次,经过移位还原后存储到相应的数组中,共得到3组数据。如果预定的ADC中断发生,则转人中断服务程序,对采样的数据进行分析、处理和传输。以电压采样为例,其具体的流程图如图8所示。

图8 电压采样程序流程图

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