基于TMS320F28335的开关电源模块并联供电系统
TMS320F28335 DSP芯片高可靠电源管理电路设计
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基于TMS320F28335的SVPWM实现方法
基于TMS320F28335的SVPWM实现方法SVPWM/TMS320F28335/DSP/电机控制1引言随着电机控制理论的日趋成熟和微处理器的不断优化，脉宽调制(PWM)技术在变频器中得到了广泛的应用。
如今，PWM开关信号的控制方法最常见的有正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)。
与SPWM方法相比，SVPWM方法具有电压谐波小，直流电压利用率高，电动机的动态响应快，减少电动机的转矩脉动，易于实现数字化等显著的优点，从而使SVPWM方法的实际应用愈来愈广泛[1,5]。
TMS320F28335数据信号处理器是TI公司最新推出的32位浮点DSP控制器，具有150MHz的高速处理能力，18路PWM输出，与TI前几代数字信号处理器相比，性能平均提高了50%，并可与定点C28x控制器软件兼容[2,3]。
其浮点运算单元，可以显著地提高控制系统的控制精度和处理器的运算速度，是目前控制领域最先进的处理器之一。
可以应用到参数辨识等需要大运算量的电机实时控制系统中。
以下介绍基于TMS320F28335的SVPWM基本原理和实现方法。
2 SVPWM的基本原理SVPWM是利用逆变器的功率开关器件的不同开关组合合成有效电压矢量来逼近基准圆[4.5]。
图1为三相电压源逆变器(VSI)的拓扑结构[2.3]。
图1三相电压型逆变器为便于分析理解，图1可以简化为图2所示。
图2三相电压型逆变器电路桥在图1中，V a、V b、V c是逆变器的输出相电压，Q1～Q6为6个功率开关晶体管，它们分别由a,a’，b,b’，c,c’个控制信号控制。
当逆变器上桥臂的一个功率开关晶体管开通状态(a或b 或c为1)时，下半桥臂的相对功率开关晶体管必须为关闭状态(a’或b’或c’为0)；同理，当下桥臂开关晶体管为开通状态(a’或b’或c’为1)时上桥臂的相对功率开关晶体管必须为关闭状态(a或b或c为0)。
对于图1、图2所示的逆变器，其开关状态组合(c b a)有8种基本工作状态，即：000、001、010、011、100、101、110、111，其中除了000和111工作状态为无效状态，称为零矢量外，其余六种工作状态为有效状态，称为非零矢量。
以TMS320F28335为主处理器的车载智能电源控制器的设计
以TMS320F28335为主处理器的车载智能电源控制器的设计姚力【摘要】该车载智能电源控制器主要功能包括电源切换、异常保护和输出控制.在设计过程中,控制板选用TI公司的TMS320F28335,精确计算实时采集的电压、电流与漏电值,实现电路的异常保护,同时设计了IP接口,可与PDU进行数据通信,控制每个设备的电源开关.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2018(035)007【总页数】3页(P114-115,118)【关键词】电源切换;A/D转换;IP数据通信;输出控制【作者】姚力【作者单位】南京莱斯信息技术股份有限公司,江苏南京210007【正文语种】中文0 引言机动指挥车系统配备有计算机网络设备、现代办公系统设备、通信系统设备以及音视频系统设备，系统设备总功耗大，用电要求复杂。
作为车载系统工作的关键设备，车载智能电源控制器和电源系统的质量直接决定指挥车系统的工作质量。
车载智能电源控制器有单向交流电、三相交流电和油机等供电手段和多种供电保护方式，可作为车载设备应用于大中型指挥通信车载系统和军用指挥所车载系统。
此外，控制器配有三种供电电源输入口，可依据市电优先原则自动驱动相应的供电电源，为空调器、动力设备和UPS供电，保证电源配电系统的高可靠性、一体化、模块化以及智能化。
1 机动指挥车系统配电架构图应急指挥车供电需要多种电源输入，以确保系统在突发状况下不断电。
这需要智能电源控制器具有切换功能，且要保证大量设备由UPS提供稳定的电源，促使在外电突然断电后，系统仍有20 min不间断电能的提供，以便保存数据。
设备电源线最终要插入到PDU上。
机动指挥车设备系统配电架构如图1所示。
2 智能电源控制器功能架构图智能电源控制器由主电源切换电路、DSP主控制电路、组态触摸屏以及输出主交流接触器组成。
其中，DSP主控制电路又由232接口电路、电压、电流、漏电变送电路、输入状态检测电路、继电器开关驱动电路以及网络接口集成电路组成，其功能架构如图2所示。
基于TMS320F28335的直流无刷电机控制技术应用
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第01期·167·文章编号：2095－6835（2021）01－0167－02基于TMS320F28335的直流无刷电机控制技术应用张兵1，杨浩2（1.南阳农业职业学院机电工程系，河南南阳473000；2.洛阳职业技术学院机电工程学院，河南洛阳471000）摘要：近年来直流无刷电机以质量轻、调速范围精确和故障率低等优点被应用于汽车、工业机器人和家用电器等领域，根据电机调速特性，可分为直接转矩控制和脉宽调速控制，按照直流无刷电机导通形式可分为三三导通和两两导通，在闭环控制中，直流无刷电机控制方式有PID 控制、抗扰控制、模糊控制和自适应控制等多种形式。
其中，电机高性能的精确控制需要电机本体、驱动和控制器组成，常见的直流无刷电机控制芯片是由TI 公司生产的TMS320F28335芯片，它具有专门的霍尔输入模块和电机换相、死区补偿等模块，参考不同的应用环境和要求，可选择适合直流无刷电机特性的控制方式。
关键词：直流无刷电机；调速；PID ；异步交流电机中图分类号：TM33文献标志码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.01.0681引言直流无刷电机简称BLDCM ，既具备异步交流电机运行可靠、转矩平稳、维护方便等优点，同时又具备直流有刷电机体积小、运行效率高、调速范围广和调速性能好等特点，它的出现弥补了常见电机摩擦大、寿命短和效率低等缺点，被广泛应用于汽车、家用电器、智能家居及工业生产等领域中[1]。
直流无刷电机的高性能控制是由控制策略和控制器决定，考虑电机具有非线性、强耦合等特性[2]，运行过程中需要时刻进行换相等操作，因此选择由TI 公司生产的TMS320F28335作为主控芯片，并设计直流无刷电机双闭环控制系统，实现电机调速过程具有响应时间快、无超调和鲁棒性强等优点。
基于TMS320F28335DSP的三电平逆变器
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50877053）定稿日期：2008-11-21作者简介：周雪松（1964－），男，江西南昌人，博士，研究方向为电力电子技术在电力系统中应用和电力系统非线性控制。
1引言二极管中点箝位三电平（NPC ）逆变器是一种开发最早、目前较为成熟的多电平逆变器拓扑，它已广泛应用于高压变频调速、柔性输配电系统及高压直流输电系统等场合[1]。
NPC 逆变器的控制方式有多种，如双极性正弦脉宽调制（SPWM ）、三角载波层叠式SPWM [2-3]、电压空间矢量脉宽调制（SVPWM ）[4]、特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM ）[5]等。
通过这些控制方式，NPC 逆变器可得到单相三电平、线电压五电平的输出电压，较好地解决了开关管开关频率和开关容量间的矛盾，因而得到了越来越广泛的关注。
深入分析了基于三角载波层叠式SPWM 技术的工作原理，在此基础上提出了一种适用于三电平逆变器的改进型三角载波调制策略。
详细介绍了控制算法的原理，通过Matlab/Simulink 仿真软件对调制算法进行了仿真验证，并利用TMS320F28335浮点型DSP 完成了控制软件的编写。
在自主设计研制的1kV/400kVA 三电平逆变器上完成了开路和带电感负荷下的动模实验，验证了三电平逆变器结构的合理性和控制软件的正确性。
实验结果表明，该控制算法降低了输出电压的d u /d t ，提高了装置的等效开关频率，减少了输出电压和输出电流的谐波含量，EMI 特性更好，是一种适合工程应用的控制方案。
2基于载波层叠式三电平逆变器工作原理三电平逆变器是在两个开关器件串联的基础上加入一对中性点箝位二极管构成的，其单相电路拓扑如图1a 所示。
通过对4个开关主管的控制得到三电平的控制电压输出。
载波层叠调制算法采用同相位分布在纵坐标正、负半轴上的两列三角载波与正弦调制波进行调制比较，正半轴的三角载波与正弦调制波进行调制，生成互补的两列控制脉冲，分别控制VT 1和VT 3；负半轴载波与正弦波进行调制，生成互补的两列控制脉冲，控制VT 2和VT 4，如图1b 所示。
基于TMS320F28335的三相PWM整流器设计与实现
图 4 信号调理电路
电路由 2 级运放构成, 第 1 级为差分放大器, 第 2 级运放为电压跟随器, 可以提高输入电阻, 降低输 出电阻, 真实地将输出信号传递给负载, 而向负载索 取的电流极小, 且反馈系数为 1, 反馈深度很大, 输 出电压与输入电压同相位, 提高了带负载能力。第 2 级正输入端加的 3. 0 V 电压是为了对第 1 级电路 的输出进行电平移动。
0 引言
20 世纪 90 年代以来, P WM 整流器以其突出的 优点( 网侧电流正弦化, 功率因数可调等) 广泛应用 于功率因数补偿、高性能整流器、有源滤波和电能回 馈等电力电子变流领域, 同时也成为电力电子学术 界研究的热点。三相 PWM 整流器系统控制算法复 杂, 需要进行大量算术运算和控制逻辑处理。新一 代微处理器的不断涌现, 使得 PWM 整流器全数字 化控制系统 趋于完善。以 TMS320F 28335 数 字处 理器为核心, 利用芯片快速的运算能力和丰富的外
GONGቤተ መጻሕፍቲ ባይዱXin1 , SONG Wen2li2 ( 1. School of Informat ion Science and T echnology, Zhuhai Campus of Beijing Inst itute of Technology, Zhuhai 519085, China;
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基于TMS320F28335的开关电源模块并联供电系统
摘要本系统以DSPMS320C28335作为主控，以单端反激式电路作为核心，根据AD采集两路DC模块输出电路分别控制两路PWM，做出相应调整，从而实现在4.0A以内，A、B两路DC模块电流比例在0.5~2.0之间步进为0.1的比例可调。
测试表明，本系统达到了题目的基本要求和扩展要求的全部功能。
开关电源模块并联供电系统（A题）【本科组】一、系统方案本系统主要由DC-DC主回路模块、信号采样模块、主控模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 DC-DC主回路的论证与选择方案一：采用推挽拓扑。
推挽拓扑因其变压器工作在双端磁化情况下而适合应用在低压大电流的场合。
但是，推挽电路中的高频变压器如果在绕制中两臂不对称，就会使变压器因磁通不平衡而饱和，从何导致开关管烧毁；同时，由于电路中需要两个开关管，系统损耗将会很大。
方案二：采用Boost升压拓扑。
Boost电路结构简单、元件少，因此损耗较少，电路转换效率高。
但是，Boost电路只能实现升压而不能降压，而且输入/输出不隔离。
方案三：采用单端反激拓扑。
单端反激电路结构简单，适合应用在大电压小功率的场合。
由于不需要储能电感，输出电阻大等原因，电路并联使用时均流性较好。
方案论证：上述方案中，方案一系统损耗大，方案二不能实现输入输出隔离，而方案三虽然对高频变压器设计要求较高，但系统要求两个DCDC模块并联，并且对效率有一定要求。
因此，选择单端反激电路作为本系统的主回路拓扑。
1.2 控制方法及实现方案方案一：采用专用的开关电源芯片及并联开关电源均流芯片。
这种方案的优点是技艺成熟，且均流的精度高，实现成本较低。
但这种方案的缺点是控制系统的性能取决于外围电路元件参数的选择，如果参数选择不当，则输出电压难以维持稳定。
方案二：采用TI公司的DSP TMS320C28335作为主控，实现PWM输出，并控制A/D对输入输出的电压电流信号进行采样，从而进行可靠的闭环控制。
采用DSPTMS320F28335相SPWM变频电源设计
采用DSP TMS320F28335的三相SPWM变频电源的设计变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。
现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。
变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。
本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TM S320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。
系统总体介绍根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。
本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。
首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。
变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。
与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。
系统总体框图如图1所示。
图1 系统总体框图（1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小的直流电压。
（2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。
其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有电路简单、可靠性高等特点。
（3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正弦波。
（4）控制电路模块：检测输出电压、电流信号后，按照一定的控制算法和控制策略产生SPWM控制信号，去控制IPM开关管的通断从而保持输出电压稳定，同时通过SPI接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。
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开关电源模块并联供电系统（A题）
【本科组】
摘要
本系统以DSPMS320C28335作为主控，以单端反激式电路作为核心，根据AD采集两路DC模块输出电路分别控制两路PWM，做出相应调整，从而实现在4.0A以内，A、B两路DC模块电流比例在0.5~2.0之间步进为0.1的比例可调。
测试表明，本系统达到了题目的基本要求和扩展要求的全部功能。
开关电源模块并联供电系统（A题）
【本科组】
一、系统方案
本系统主要由DC-DC主回路模块、信号采样模块、主控模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 DC-DC主回路的论证与选择
方案一：采用推挽拓扑。
推挽拓扑因其变压器工作在双端磁化情况下而适合应用在低压大电流的场合。
但是，推挽电路中的高频变压器如果在绕制中两臂不对称，就会使变压器因磁通不平衡而饱和，从何导致开关管烧毁；同时，由于电路中需要两个开关管，系统损耗将会很大。
方案二：采用Boost升压拓扑。
Boost电路结构简单、元件少，因此损耗较少，电路转换效率高。
但是，Boost电路只能实现升压而不能降压，而且输入/输出不隔离。
方案三：采用单端反激拓扑。
单端反激电路结构简单，适合应用在大电压小功率的场合。
由于不需要储能电感，输出电阻大等原因，电路并联使用时均流性较好。
方案论证：上述方案中，方案一系统损耗大，方案二不能实现输入输出隔离，而方案三虽然对高频变压器设计要求较高，但系统要求两个DCDC模块并联，并且对效率有一定要求。
因此，选择单端反激电路作为本系统的主回路拓扑。
1.2 控制方法及实现方案
方案一：采用专用的开关电源芯片及并联开关电源均流芯片。
这种方案的优点是技艺成熟，且均流的精度高，实现成本较低。
但这种方案的缺点是控制系统的性能取决于外围电路元件参数的选择，如果参数选择不当，则输出电压难以维持稳定。
方案二：采用TI公司的DSP TMS320C28335作为主控，实现PWM输出，并控制A/D对输入输出的电压电流信号进行采样，从而进行可靠的闭环控制。
与模拟控制方法相比，数字控制方法灵活性高、可靠性好、抗干扰能力强。
但DSP成本不低，而且功耗较大，对系统的效率有一定影响。
方案论证：上述方案中，考虑到题目要求的电流比例可调的指标，方案一较难实现，并且方案二开发简单，可以缩短开发周期。
所以，选择方案二来实现本系统要求。
二、系统理论分析与计算
2.1 系统整体方案
系统由DCDC主电路、控制电路、驱动电路、测量电路组成。
如下图所示，
2.2 DC-DC模块的设计
DC-DC模块的核心电路在于驱动电路和单端反激式DC-DC变换器以及滤波电路。
采用IR2110来驱动末级功率场效应管。
IR2110兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，开关管选用IRF3205，IRF3205具有开关速率快，导通电阻小的特点，适用于高效率，高开关频率的功率电路。
滤波电路采用2阶LC滤波器，使得输出纹波小。
2.3 信号采样与参数测量子系统的设计
信号采集主要包括两路DC-DC输出电流和一路输出电压的采集。
由于有多路信号需要采集，故AD选用TLC2543，它具有11路AD采集功能，满足我们信号采样的需要。
由于DC-DC模块并联后，输出阻抗一旦出现失配的情况，电流涌动大，会对DSP 造成不可预料的损伤，故选用PC817线性光耦进行主控和主回路之间的电气隔离。
然而，PC817的线性区间比较窄，所以采用运放搭建加法器对前端的信号进行补偿，从而使得光耦工作在线性区间。
三、电路与程序设计
3.1电路的设计
3.1.1 反激式电源模块系统框图
3.1.2 信号采样与参数测量子系统框图与电路原理图
信号采样与参数测量子系统框图
3.1.3辅助电源
辅助电源由滤波部分、稳压部分组成。
为整个系统提供5V和12V电压，确保电路的正常稳定工作。
这部分电路都采用开关稳压芯片外加分立元件搭好外设实现。
3.2程序的设计
3.2.1程序功能描述与设计思路
1、程序功能
输出两路PWM驱动DCDC电路工作，控制A/D对电压电流信号进行采样，通过键盘获取电流分配比例并用液晶显示，对采集信号进行算法分析后调整系统电压输出和电流分配。
2、程序设计思路
本设计通过A/D对电压电流信号进行采样，按照闭环控制的原理维持输出电压的恒定，在DSP 中对PWM占空比进行实时调节，以确保在负载改变或者设定电流比例改变的过程中输出电压的恒
定以及两个模块电流的及时调整。
3.2.2程序流程图
四、测试方案与测试结果
2.测试方法与测试数据
（1）额定输出功率下系统输出电压测量
测试方法：调整负载为4Ω，接入系统，测试系统输出电压Uo，测试仪器为五位半数字万用表。
最终测得Uo= 7.79V
（2）效率测量
测试方法：调整负载为4Ω，待系统输出电压稳定后测试Io，Uo，Ii，Ui。
测试方法：调整负载使输出电流Io在1.0 A~4.0A时，用键盘输入比例值，测量系统输出电压及两个
（4）过流保护及自动恢复
系统具有过流保护及故障后自动回复功能，保护工作电流为： 4.45A
3.测试结果分析
从测试数据可以看出，此设计较好地实现了设计要求，达到了很好地电流分配及稳压效果。
电流分配调节响应也快，无调节震荡现象，且系统工作长期稳定。
测试结果较好地验证了方案设计与理论分析的正确性。
五、总结
本系统较好的完成了题目基本部分及发挥部分的所有要求，系统整体性能良好。
此外，系统对题目的各项指标都做了进一步的拓展，增加了液晶显示屏和过流保护报警功能，并实现步进为0.1比例的0.5~2的电流可调精度。
当然，本系统仍有进一步提升的空间，如并联更多路的DC-DC模块，实现更精确的电流比例控制等，可作为日后的努力方向。
参考文献：
《开关稳压电源——原理、设计及实用电路》西安电子科技大学出版社
附件：
电路原理图
1、IR2110驱动电路
该电路用于驱动MOS管IRF3205，实现开关斩波的功能。
2、电流检测及线性光耦隔离电路
该电路用于A、B两路DC-DC模块输出电流的检测，从而实现电流的精确控制
3、电压检测及线性光耦隔离电路
该电路用于A、B两路DC-DC模块输出电压的检测，从而实现输出电压的精确控制
4、多路采集AD模块电路
该电路用于2路电流信号及1路电压信号的采集
5、加法器电路
该电路用于调整放大电路的输出电平，使得光耦工作于线性区间。