数字开关电源的设计与实现
开关电源的数字控制实现方案
开关电源的数字控制实现方案尽管业内不少人都认为，模拟和数字技术很快将争夺电源调整器件控制的主导权，但实际状况是，在反馈回路控制方面，这两种技术看起来正开心地共存着。
确实，许多供给商都提供了不同的计划。
一些数字控制最初的可编程优势现在甚至在采纳模拟反馈回路的控制器和稳压器中也有了。
固然，数字电源还是有一些吸引人之处。
本文主要研究脉冲宽度调制()、脉冲密度调制(PDM)和脉冲频率调制(PFM)开关稳压器和控制器IC。
其中一些集成了控制实际开关的一个或多个晶体管的驱动器，另一些则没有。
还有一些甚至集成了开关FET，假如它们提供合适的负荷的话。
因此，数字还是模拟的问题取决于稳压器的控制回路如何闭合。
图1显示了两种最频繁的PWM开关拓朴布局的变幻，降压和升压(buck/boost)转换器。
在同步配置中，其次只晶体管将取代。
在某种意义上来讲，脉冲宽度调制的采纳使得这些转换器“准数字化”，起码可与基于一个串联旁路元件的723型线性稳压器相比。
实际上，PWM 使得采纳数字控制回路成为可能。
不过，图1中的转换器缺少控制一个或几个开关占空比的电路，它可在模拟或数字域中实现。
不管采纳模拟还是数字技术，都有两种方式实现反馈回路：模式和模式。
容易起见，首先考虑它在模拟域中如何实现。
图1: 没有控制器的开关模式DC-DC电源非常容易。
不论用于升压还是降压，其胜利与否取决于设计者如何支配一些基本的元器件。
在电压模式拓朴中，参考电压减去输出电压样本就可得到一个与斜坡信号相比较的小误差信号(图2)，当电路输出电压变幻时，误差电压也产生变幻，后者反过来转变的门限值。
反过来，这将使输出信号宽度发生变幻。
这些脉冲控制稳压器开关晶体管的导通时光。
随着输出第1页共4页。
一种数字可调的升压型开关电源的设计与实现.
一种数字可调的升压型开关电源的设计与实现一种数字可调的升压型开关电源的设计与实现类别：电源技术1 引言近年来，数字化在电源领域得到广泛应用，许多电子设备要求电源具有多档级。
因此，这里提出了一种利用数字控制、电压可调的开关电源设计方案，实现电压步进调整，并具有宽电压输入、稳压输出功能。
2 设计方案方案系统设计框图如图1所示，输入为220 V，50 Hz交流电压，经电压变换，整流滤波后得到18 V的直流电压，送入Boost电路，经滤波输出直流。
CPLD与单片机组成的数字控制模块输出脉宽调制信号(PWM)，由按键控制改变PWM占空比，从而控制Boost电路的输出电压。
该输出电压可在30~36 V范围内步进调节，实现多路电压输出。
最大输出电流高达2 A。
输出电压经MAXl97 A/D采样，送至控制模块，通过PID算法计算调整下一次传送的控制信号，形成反馈回路，实现宽电压输入，稳压输出的功能。
3 硬件电路设计3．1 硬件电路图系统硬件电路如图2所示。
交流电压经变压器转换，其幅值按一定比例降低。
降低的交流电压经扁桥式整流电路整流为18 V直流，经2 200μF电容滤波后进入主转换电路与Boost电路。
在Boost转换电路中，增加MOSFET和二极管缓冲吸收电路，减小过压或过流引起的损耗。
由于电源功率较小，则采用RC吸收电路。
当过流、过压产生时，电流通过电阻以热能的形式将能量散发出去，降低对MOSFET的影响，减小其损耗，延长使用寿命。
根据多次试验，保护吸收电路的电阻应取kΩ级，电容取nF级。
直流信号再经低通滤波器滤除纹波，驱动负载。
3．2 主要功能电路原理硬件电路部分的主要电路是Boost电路，它由功率开关管VT、储能电感L、续流二极管VD和滤波电容C组成。
开关管按一定频率工作，转换周期为T，导通时间为Ton，截止时间为Toff，占空比D=Ton/T。
其工作原理为：当VT导通时，电感L储能，VD反偏截止，负载由电容C提供电能；VT截止时，L 两端电压极性相反，VD正偏，同时为负载和滤波电容C提供能量。
基于DSP的数字开关电源设计与实现王超王茜文健
基于DSP的数字开关电源设计与实现王超王茜文健发布时间：2023-08-04T09:35:34.683Z 来源：《当代电力文化》2023年10期作者：王超王茜文健[导读] 本文研究了将DSP技术应用于开关电源设计的方法，旨在提升开关电源的性能。
首先介绍了DSP技术的特点和优势，然后结合MC56F8323芯片，对基于DSP的数字开关电源的硬件设计进行了分析。
其次介绍了基于DSP的数字开关电源硬件系统中的5个主要硬件模块的设计与实现方法，包括EMC模块、PFC模块、DC/DC电路模块、控制器模块、驱动电路模块。
通过本文的研究，可以为开发高性能开关电源提供指导和参考。
陕西长岭迈腾电子股份有限公司陕西省宝鸡市 721006摘要：本文研究了将DSP技术应用于开关电源设计的方法，旨在提升开关电源的性能。
首先介绍了DSP技术的特点和优势，然后结合MC56F8323芯片，对基于DSP的数字开关电源的硬件设计进行了分析。
其次介绍了基于DSP的数字开关电源硬件系统中的5个主要硬件模块的设计与实现方法，包括EMC模块、PFC模块、DC/DC电路模块、控制器模块、驱动电路模块。
通过本文的研究，可以为开发高性能开关电源提供指导和参考。
关键词：DSP技术；开关电源；硬件设计；MC56F8323；数字控制；性能提升引言：开关电源在现代电子设备中起着至关重要的作用，其性能的优劣直接影响到设备的稳定性和效率。
为了提升开关电源的性能，并满足日益增长的电源需求，研究人员开始探索将数字信号处理（DSP）技术应用于开关电源设计的方法。
DSP技术具有强大的处理能力和灵活性，可以对电源的各个环节进行精确的控制和优化，从而提高电源的效率和稳定性。
本文旨在研究基于DSP的数字开关电源的硬件设计与实现方法。
首先介绍了DSP技术特点和优势，包括高速运算能力、丰富的算法库和灵活的编程接口等。
其次选择了MC56F8323芯片作为数字开关电源的硬件平台，并对其进行了详细分析。
数字开关电源的设计
Electronic Technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 91【关键词】数字 开关电源 设计随着社会行业的发展，市场中数字开关电源的占比逐渐增加，而且行业中数字开关电源的应用过程中比较注重性能指标，进而对数字开关电源设计提出了更高的要求。
数字开关电源逐步取代了传统的电源，改进了传统电源的性能，强调数字开关电源的控制性能及安全性能，规范数字开关电源的设计过程，增强数字开关电源的设计与应用。
1 数字开关电源的硬件配置1.1 电路设计分析数字开关电源的控制电路是核心的部分，电路要和硬件配置相互结合，确保数字开关电源工作过程的可靠性。
现阶段数字开关电源电路设计采用数字化技术，实现数字化控制。
数字开关电源电路采用高度集成化的设计方法，提高电路设计的精确性。
本文以某数字开关电源为例，分析电路设计的方法。
该案例中主电路采用全桥式的设计方法，控制方法选择了PWM ，控制过程中配置了过流保护、过压保护以及软启动的方法。
数字开关电源电路设计的核心是ARM 芯片中的M0516LAN ，芯片采集数字开关电源中的电压信号与电流信号，之后自动传送到芯片中的A/D 接口完成转换工作，接下来ARM 处理器会接收信号并实行数据的计算与处理，从主电路中输出对应的PWM 波形信号，此类信号在隔离驱动的作用下控制好数字开关电源的断开与接通，获取数字开关电源中的电压和电流。
数字开关电源电路中的控制系统可以实时监测电路内的电流与电压，对比数字开关电源中预先设计的技术指标，分析电路中是否有电流异常或者电压异常的情况，避免发生电源事故，全面保护好数字开关电源的电路运行，同时还能方便人员监控数字开关电源的应用。
在数字开关电源电路设计中还要专门设计可显数字开关电源的设计文/贾宝龙示的电路，监督数字开关电源电路的运行，降低安全事故的发生机率。
基于DSP的数字开关电源设计与实现
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
基于 Ｄ Ｓ Ｐ的数字开关电源设计与实现
闵 铃
（ 邵 阳学 院 ， 湖南 邵 阳 ４ ２ ２ ０ ０ ０ ）
【 摘 ￣Ｉ Ｄ Ｓ Ｐ 技 术具有强 大的处理能力 ， 将Ｄ Ｓ Ｐ应用于开关 电源设 计可极大的提升开 关电源的性能 。本 文首先介 绍 Ｄ Ｓ Ｐ 技术， 再结合
的开关 电源： 双端反激结果多用 于开关管耐压性低于输入 电压 的开关 电源上 单端正激结构设计使开关管 承受 的电源压力较高 ． 通常为 电 源压力 的两倍 如果开关管耐压性较高 ． 而 ＭＯ Ｓ管的导通电阻则会很 小， 这种设计方式不利于高校转换输入 电流电压 双端正激结构设计 采用双开关管 ． 这种设计可 以让 开关 管分别承受一个 电源电压 ． 这种 设计方式 的成本及效率高较高 半桥式结构设计也采用双开关管设计 方式 ， 但是初 次线 圈的电压较低 ． 而电流却更 高． 因而半桥式结 构设计 方式的效率不 高 半桥式结构设计的优点在于在相 同功率下 ． 半桥 式 设计方式可选用更小 的芯片Ｈ 。 全桥式 结构采用 ４开关管 ， 它同时具备 正激式和半桥式 结构 的优点 ． 多用于功率超过 １ ０ ０ ０ Ｗ 的开关 电源
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
【 关键词 】 Ｄ Ｓ Ｐ ； 开关电源； Ｍ Ｃ ５ ６ Ｆ ８ ３ ２ ３ ０ 引 言
免引发火灾或其它危害 差模 电容和共模 电容设计需根据需求设计 虽然差模 电容和共模电容越大 ， 其效果也越好 。 但是 ， 如果 差模 电容 和 共模电容越大 ． 接地 电流也越大 ． 安全 风险也越高 。 一旦接地保护措施 不完善 ． 容 易出现触 电事故 因而差模 电容 和共模 电容容量不得超过 ｌ ｎ Ｆ 共模变压器 的作用在于消除共模和差模干 扰 ． Ｅ ＭＣ及整 流电路 模块通常具有两个共模变压 器 ．如果两个共模变 压器的线圈 匝数相 同， 极性相反 在输 出电流不相等情况下 ． 则容 易产生较大 的磁通 ． 并 与 电容共同形 成滤波器 ． 抑制共模干扰 整流桥 的作用 为将交 流电转
基于MEGA128单片机的数控开关电源的设计
基于MEGA128单片机的数控开关电源的设计一、引言数控开关电源是一种能够根据负载需求进行调节的电源系统，能够提供稳定的电压和电流输出。
本文旨在通过使用MEGA128单片机来设计一个基于数控技术的开关电源系统，实现电源输出的精确控制和监测。
二、系统设计1. 系统框架数控开关电源的设计主要包括输入电路、控制电路和输出电路三部分。
其中，输入电路负责将交流电转化为直流电，控制电路负责对输出电压进行调节和监测，输出电路则提供稳定的直流电源。
2. 输入电路设计输入电路通过整流变换器将交流电转化为直流电，并通过滤波电路消除电源纹波。
为了提高系统的效率和稳定性，可以采用开关电源输入电路设计中常用的电容滤波和电感滤波结构。
3. 控制电路设计控制电路主要由MCU和电压反馈电路组成。
MCU采用MEGA128单片机，具有强大的计算和控制能力。
电压反馈电路将输出电压与参考电压进行比较，并将处理后的信号送回MCU进行控制。
4. 输出电路设计输出电路包括开关管和输出滤波电路。
开关管通过控制开关周期和占空比来调节输出电压和电流，而输出滤波电路则消除开关引起的高频噪声，使输出电压更为稳定。
三、系统实现1. 硬件设计根据系统设计要求，选择适当的元器件和连接方式进行硬件设计。
其中，选择合适的整流变换器、滤波电路和开关管，保证电源输入稳定且输出纹波小。
2. 软件设计利用MEGA128单片机的开发工具进行软件设计，编写相应的控制算法和信号处理程序。
通过读取反馈电路的信号并与参考电压进行比较，实现对输出电压的精确控制和监测。
四、系统测试在硬件搭建完成后，进行系统测试以验证设计的有效性。
测试过程中需要测量输入电流、输出电压等参数，并对比设定值进行分析。
根据测试结果，进行必要的调整和改进。
五、总结本文基于MEGA128单片机设计了基于数控技术的开关电源系统，通过实现精确的电源输出控制和监测，提供了稳定可靠的电源。
该设计不仅具有较高的效率和精度，而且可广泛应用于各种需要精密电源供应的场合。
《数字式开关电源》课件
开关信号生成
通过高频开关器件产生高频开关 信号。
数字控制技术
利用数字控制器精确调节开关周 期、占空比等参数。
高效能量转换
通过开关器件的精确控制，实现 高效的电能转换。
优势和应用领域
数字式开关电源具有许多优点，使其在众多领域得到广泛应用。本节将介绍其优势以及在不同领域的应 用案例。
1
高效节能
数字式开关电源具有高效能量转换效率，能够节省能源并减少能源浪费。
通信领域
数字式开关电源在通信设备中的 应用案例分析。
工业控制领域
数字式开关电源在工业控制系统 中的应用案例分析。
医疗仪器领域
数字式开关电源在医疗仪器中的 应用案例分析。
总结和展望
本次课程通过对数字式开关电源的介绍和分析，我们对这一领域有了更深入的了解。未来，数字式开关电源将 会在更多领域发挥重要作用。
2
稳定可靠
通过数字控制技术，可以精确控制电压、电流等参数，提供稳定可靠的电源供应。
3
广泛应用
数字式开关电源在通信、计算机、工业控制、医疗仪器等领域得到广泛应用。
设计要点
设计一个高效可靠的数字式开关电源需要考虑多个因素，本节将介绍一些重要的设计要点。
1 电源拓扑
选择适合的电源拓扑结构，如半桥、全桥、 降压、升压等。
基本概念
数字式开关电源是一种利用 数字控制技术实现高效、稳 定、可靠的电源供应的新型 设备。
特点
数字式开关电源具有高效率、 小尺寸、低噪音等特点，广 泛应用于通信、工业控制、 医疗仪器等领域。
工作原理
数字式开关电源通过将电源转换为高频的开关信号，并通过数字控制技术精确控制开关周期、占空比等参数， 实现高效的电能转换。
基于DSP的数字开关电源设计与实现
Science &Technology Vision科技视界0引言开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,包括脉冲宽度调制(PWM)控制IC 和MOSFET 两部分。
与其它类型电源相比它不仅具有体积小和重量轻的优点,开关电源的效率也更高,因而开关电源被广泛应用于各个电子领域,如家电行业、交通设施、工业设备等等。
随着数字技术的发展,DSP 芯片技术日益成熟,DSP 芯片的功能也日益强大和完善,性价比不断上升。
DSP 芯片技术的完善也为开关电源应用数字控制提供了可行性方案。
本文就基于DSP 的数字开关电源的设计与实现进行探讨。
1DSP 概述DSP(数字信号处理器)是一种依靠数字运算处理信息的独特微处理器,工作原理如下:模数转换器接受模拟信号后再将其转换成0和1的数字序列,再对其进行数字滤波、IFFT 等数学运算处理[1]。
并结合相应的控制算法将数字信号生成相应的控制量,最后经过数模转换器或者PWM 信号将其转换成所需的形式,例如通过数模转换器将控制量转换成模拟信号。
DSP 的可编程性灵活、计算能力强,DSP 最高可执行数十亿条各种类型的计算指令,其执行能力远远强于其它处理器。
2基于DSP 的数字开关电源硬件整体设计基于DSP 的数字开关电源系统是一个综合性很强的系统,它由硬件系统和软件系统组成,基于DSP 的数字开关电源开发过程设计电子工程、软件工程等多个方面的知识。
本文结合飞思卡尔公司生产的MC56F8323开关电源,介绍基于DSP 的数字开关电源系统硬件设计。
基于DSP 的数字开关电源的硬件系统由EMC 模块、PFC 模块、DC-DC 模块、控制器模块、驱动电路五个部分组成,EMC 模块消除可消除200V 市电的共模和差模的干扰,同时减少开关管产生的高频干扰进入市电,从而减少市电受高频干扰的程度[2]。
PFC 模块的功能为提高电源的功率因子,减少无功功率;DC-DC 模块负责对不同的电压进行转换处理,将不同的电压转换成适宜的电压,再输出电压。
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广东工业大学
硕士学位论文
数字开关电源的设计与实现
姓名:梅阳凤
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程指导教师:李军
201105
数字开关电源的设计与实现
作者:梅阳凤
学位授予单位:广东工业大学