【導讀】本文帶給大家的是基于DSP的大功率高頻開關電源電路設計的解析,本電路設計充分發(fā)揮了DSP強大功能,可以對開關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。應該是很多電源工程師都需要的知道的知識點哦。
1、電源的總體方案
本文所設計的開關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”的有關知識可知,提高開關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:
圖1系統(tǒng)組成框圖
2、系統(tǒng)的硬件設計
本電源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”變換的結構,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。
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,再經高頻變壓器隔離變換,輸出所需的高頻交流電壓,最后經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量、高品質的直流電壓。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。
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3、系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)
為了構建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,在軟件設計中采用了模塊化設計,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。
圖3軟件模塊流程圖
主要技術指標如下: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的響應時間為1s左右,電源系統(tǒng)具有較快的響應速度。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%。
圖4樣機額定負載時的輸出波形