基于数字化控制的开关电源的研究

时间:2009-11-19来源:网络

基于单片机的数字电源这种方法,虽然控制电路比较复杂,并且存在一定的延时,对电源的动态性能和稳压精度有一定影响,但由于该方法对于单片机的要求不高,成本也比较低,设计方法容易掌握,因此可以在稳压精度和动态性能要求并不是很高的场合下使用。

2.2基于数字信号处理控制的开关电源

利用高性能的DSP数字芯片对电源实现直接控制,可以简化控制电路的设计,再加上这些芯片有比较高的采样速度(TMS320LF2407内部的10、位A/D转换器完成一次A/D转换只需500ns)和运算速度,可以快速有效地实现各种复杂的控制算法I。基于DSP控制的开关电源原理结构如图3。


其中:DSP采用目前流行的TMS320LF2407,主要进行数字PID计算;复杂可编程逻辑器件CPLD根据DSP计算的结果生成数字PWM波形控制主功率变换器,这样避免了模拟PWM控制器中的双脉冲现象和半频现象,实现了PWM控制的完全数字化;AID转换电路用作电压、电流、温度等数据的采集,芯片可采用TLC5540芯片,也可采用TLC2543芯片,通过此AID转换电路采集的电压等信号,经数据总线低八位进入DSP,与标准正弦波信号进行比较,当检测到输出电压幅度高于标准正弦波信号时,按比例降低占空比,从而实现对开关电源输出正弦波和幅度的调DSP通过接口电路还可以扩展LCD、键盘进行人机交换以及通过串口RS-485或RS一232进行数据的通信等。

这种基于信号处理数字的开关电源,虽然DSP芯片结构复杂,成本比较高,而且DSP控制技术相对较难掌握,但由于芯片具有较高的采样速度和运算速度,可以快速有效地实现各种复杂的控制算法,实现对电源的有效控制,有较高的动态性能和稳压精度,因此,这种方式将会在今后开关电源的数字控制技术中发挥重要作用。

3 结束语

开关电源采用全数字化控制技术,可以有效地缩小电源体积,降低成本,大大提高了设备的可靠性和对用户的适应性,是今后开关电源发展的一种趋势。目前,在通信领域已经得到了较好地应用。该文给出的基于数字控制技术开关电源的两种方案,适用于不同的环境,我们可以根据采样速度、运算速度和控制算法复杂度等因素选择不同的方案。

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关键词: 研究 开关电源 控制 数字化 基于 电源 DSP

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