一个基于DSP的DCDC开关电源设计方法

ＡＣＣ＝ｂ２＊ｅ（ｎ－２） Ｐ＝ｂ１＊ｅ（ｎ－１），Ｑ２６＊Ｑ３１ （６４－ｂｉｔ ｒｅｓｕｌｔ）
ＡＤＤＬ ＡＣＣ，Ｐ ； ６４－ｂｉｔ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ Ｑ５７， Ｓｏ ＡＣＣ ｉｓ ｉｎ Ｑ２５
ＭＯＶＤＬ ＸＴ，＠ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿ＤＢＵＦＦ： ｘ：＋４； ＸＴ＝ｅ（ｎ）， ｅ（ｎ－１）＝ｅ（ｎ）
［２］ Ｄｉｘｏｎ．Ｌ．Ｈ．Ａｖｅｒａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｉｅｓ． Ｕｎｉｔｒｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｄｅｓｉｇｎ Ｓｅｍｉ－ ｎａｒ Ｍａｎｕａｌ ＳＥＭ７００，１９９０．
科技咨询导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ ４７
Ｌ ＝ １ μＨ ， Ｃ ＝ １ ８ ０ ０ μＦ ， 等效串联阻抗
Ｒ
ｃ
＝
０．００４Ｏｈｍ 电压环带宽取
ｆｃｖ＝２０ｋＨｚ，相位域度为
４５。
电路的环路模型如图 ２ 所示。
其中 Ｇｐ（ｓ）根据 Ｂｕｃｋ电路的小信号模型
如下：
图页）
科技咨询导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ ４５
式转速表安装在设备上，所装的位置应符合
调整和检定时的位置，否则将会产生误差。
对于带重锤离心器的转速表所引证的公 证，对于带圆环离心器的转速表同样也是适 用的。
若λ ＝ － ４ × １０－４，则当温度 ｔ＝ － ６０℃ 时离心式转速表的相对误差（用百分数表示） 为：
用于联接转速表轴和机器轴的传动装置 （联轴节、软轴等等）安装不正确，亦会
ＱＭＰＹＬ Ｐ，ＸＴ，＊ＸＡＲ７＋＋ ； ＡＣＣ＝ｂ２＊ｅ（ｎ－２）＋ｂ１＊ｅ（ｎ－１）， Ｐ＝ｂ０＊ｅ（ｎ）， Ｑ２６＊Ｑ３１（６４－ｂｉｔ ｒｅｓｕｌｔ） ； ６４－ｂｉｔ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ Ｑ５７， Ｓｏ ＡＣＣ ｉｓ ｉｎ Ｑ２５
ＡＤＤＬ ＡＣＣ，Ｐ；ＡＣＣ＝ｂ２＊ｅ（ｎ－２）＋ｂ１＊ｅ （ｎ－１）＋ｂ０＊ｅ（ｎ）， Ｑ２５
ＭＡＸＬ ＡＣＣ，＊ＸＡＲ７＋＋ ；ｍｏｖｅ ｒｅｓｕｌｔ ｔｏ Ｕｏｕｔ ａｓ ａ Ｑ１５ ＬＳＬ ＡＣＣ，＃７ ＭＯＶ ＊ＸＡＲ６， ＡＨ
参考文献
［１］ Ｒｉｄｌｅｙ．Ｒ．Ｂ．Ａｖｅｒａｇｅ ｓｍａｌｌ －ｓｉｇｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｏｓｔ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｖｉｒｇｉｎｉａ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｅｎｔｅｒ Ｓｅｍｉｎａｒ（ＶＰＥＣ），Ｂｌａｃｋｓｂｕｒｇ，ＶＡ，Ｓｅｐｔ． １９８９．
的缺陷而产生的。如转速表轴在轴承内纵横 跳动，活动套环与轴不垂直、扇形齿轮轴的 过大间隙，离心器重锤不平衡，传动轴齿轮
啮合不正确等等都属于这类缺陷。 指针较大幅度的摆动是由于转轴的缺陷
及其安装的缺陷。如轴在轴承内卡着，齿轮 啮合不正确以及活动套管内表面不平滑等因 素造成的。
（上接 ４５ 页）
实现的代码： ；Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ： ；Ｐｅｒｆｏｒｍｓ ａ ｓｅｃｏｎｄ ｏｒｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ
随着低成本、高性能 Ｄ Ｓ Ｐ 的出现，尤 其是 Ａ ／ Ｄ 和 Ｐ Ｗ Ｍ 性能的大幅提高。Ｄ Ｓ Ｐ 控 制的开关电源将越来越多地在电源工业中应 用。基于 ＤＳＰ 的数字控制能实现更丰富的功 能控制策略。可以在一个标准化的硬件平台 上，通过更新软件满足不同的需求。数字控制 器也更少的受到环境变化和噪声的影响。ＴＩ 公司推出的 ３２ 位 ＤＳＰ ＴＭＳ３２０Ｆ２８系列，系 统时钟达到 １００ＭＨｚ，外设集成了高分辨率的 ＰＷＭ 模块，转换速率高达 １６０ｎｓ 的 １２ 位 Ａ／ Ｄ。相比 ＴＩ 早期推出的 ２４ 系列 ＤＳＰ，各方面 都有了很大的提高。这些都新功能的出现降 低了 ＤＳＰ 实用化的难度，然而对于多数电源 工程师，他们大多数是模拟方面的专家，对于 数字化设计则面临许多技术上的挑战。
工 业 技 术
科技咨询导报 ２００６ ＮＯ．１４
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ
在温度２０℃±５℃时离心式转速表引用误
差通常在± １％ 到 ２％ 的范围内。离心式转速
因为λ＜ ０，故当 ｔ ＞ ２０℃时δω＞ ０， 即转速表的示值稍高。相对误差为
表的示值与轴的旋转方向无关。 转速表安装不正确所引起的误差。固定
ｘ： ； ＸＴ＝ｕ（ｎ－１）， ｕ（ｎ－２）＝ｕ（ｎ－１），Ｑ２４ ＱＭＰＹＬ ＡＣＣ，ＸＴ，＊ＸＡＲ７＋＋ ；
ＡＣＣ＝ａ２＊ｕ（ｎ－２） ； ６４－ｂｉｔ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ Ｑ５０， Ｓｏ ＡＣＣ ｉｓ ｉｎ Ｑ１８
Ａ Ｄ Ｄ Ｌ ＡＣＣ，Ｐ ； ＡＣＣ＝ａ１＊ｕ（ｎ－１） ＋ａ２＊ｕ（ｎ－２），ＡＣＣ ｉｎ Ｑ１８
引起仪器示值不正确。 此外，转速表在工作时所引起的指针振
动和大幅度摆动也与前面所研讨的误差相关 联着。
指针摆动很难进行读数。指针摆动是由
ｄ％＝ １００％＝２ × １０－４（－ ６０ － ２０） 于转速表机构装配不正确和个别零件制造上
１００％ ＝－ １．６％ 由例题可以看出，离心式转速表的温度
误差可能达到较大的数值。
ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍ： ；Ｂ２ ｚ＾２ ＋ Ｂ１ ｚ ＋ Ｂ０ ；Ｕ（ｚ）／Ｅ（ｚ） ＝ －－－－－－－－－－－ ；－Ａ２ ｚ＾２ － Ａ１ ｚ ＋ １ ；Ｕ（ｎ）＝ Ａ１＊Ｕ（ｎ－１）＋Ａ２＊Ｕ（ｎ－２）＋Ｂ０＊Ｅ
（ｎ）＋Ｂ１＊Ｅ（ｎ－１）＋Ｂ２＊Ｅ（ｎ－２） ；Ｕ（ｎ－１） ＝＞ ｏｕｔｐｕｔ ｆｒｏｍ ｌａｓｔ ｓａｍｐｌｅ
ＬＳＬ ＡＣＣ，＃５ ； Ｑ２３ ＡＤＤＬ ＡＣＣ，ＡＣＣ ； Ｑ２４ ＡＤＤＬ ＡＣＣ，＠ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿ｔｅｍｐ：ｘ ；Ｑ２４，ＡＣＣ＝ａ１＊ｕ（ｎ－１）＋ａ２＊ｕ（ｎ－２） ＋ｂ２＊ｅ（ｎ－２）＋ｂ１＊ｅ（ｎ－１）＋ｂ０＊ｅ（ｎ） ＭＯＶＬ ＠ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿ＤＢＵＦＦ：ｘ：， ＡＣＣ ； ＡＣＣ＝ｕ（ｎ）（Ｑ２４） ； Ｓａｔｕｒａｔｅ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ［０，１］ ＭＩＮＬ ＡＣＣ，＊ＸＡＲ７＋＋
利用Ｍａｔｌａｂ中的Ｓｉｓｏｔｏｏｌ工具设计一个
校正函数 Ｇｃ（ｓ）如下：
分解得到： Ｕ （ ｎ ） ＝ １ ． ５ ９ ８ Ｕ （ ｎ － １ ） － ０ ． ５９８５Ｕ（ｎ－２）＋１２．４９Ｅ（ｎ）－２２．８１Ｅ（ｎ－１）＋１０． ４１Ｅ（ｎ－２）
结论：当这个仿真结果用于实际的产品测试 中，在从 ０ 到 １５Ａ 的动态变化时，只需要 ３０μｓ 的响应时间，这个结果是比较满意的。
１ 电路模型仿真
Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ 变换器的电路模型如图所示。
校正后的环路特性如 Ｆｉｇｕｒｅ４： 利用Ｍａｔｌａｂ中的ｃ２ｄ函数将Ｇｃ（ｓ）转为离 散形式： Ｇｃｚ＝ｃ２ｄ（Ｇｃ（ｓ），Ｔｓ，＇ｔ＇ｕｓｔｉｎ）得到
在Ｍａｔｌａｂ中分析Ｇｐ（ｓ）的环路特性如下； Ｖ ｉｎ＝ ３ ． ３ ； Ｒｃ＝ ０ ． ０ ０ ４ ； Ｃ ＝ １ ８ ０ ０ ｅ － ０ ０ ６ ； Ｌ ＝ １ ｅ － ０ ０ ６ ； Ｒｌ ＝ ０ ． ０ ６ １ ； Ｖｏ ｍ ａ ｘ＝ １ ． ３ ； Ｇｐ＝ ｔ ｆ（ Ｖ ｉ ｎ＊ ［ Ｒ ｃ ＊ Ｃｌ１ ］ ， ［ Ｌ ＊ Ｃ ＊ （ １ ＋ Ｒｃ／ Ｒ ｌ） Ｒｃ＊ Ｃ ＋ Ｌ ／ Ｒｌ１ ］ ） ； ｓｉｓｏｔｏｏｌ（Ｇｐ）；
ｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ＡＤ ｓａｍｐｌｅ ； ＿ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿Ｒｅｆ ｏｕｔｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ．ｍａｃｒｏ ｘ ＭＯＶＷＤＰ， ＃＿ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿Ｒｅｆ：ｘ： ＭＯＶＬ ＸＡＲ４，＠＿ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿Ｒｅｆ：
ｘ： ； Ｎｅｔ ｐｏｉｎｔｅｒ ｔｏ Ｒｅｆ （ＸＡＲ４） ＭＯＶＬ ＸＡＲ５，＠＿ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿Ｆｄｂｋ：
ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿ ＣＯＥＦＦ ；｜ ｂ１＝－２２．８１＊Ｑ２６＝０ｘａ４ｃ２８ｆ５ｃ ｜２ ；｜ ｂ０ ＝１２．４９＊Ｑ２６＝０ｘ３１ｆ５ｃ２８ｆ ｜４ ；｜ ａ２ ＝－０．５９８５＊Ｑ２６＝０ｘｆｄ９ｂ２２ｄ０ ｜６ ；｜ ａ１ ＝１．５９８＊Ｑ２６＝０ｘ０６６４５ａ１ｃ｜８ ；｜ ａ０ ＝０｜１０ ； ＿ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿Ｆｄｂｋ： ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｕｔ－
ｃｙｃｌｅ ；Ｕ（ｎ－２） ＝＞ ｏｕｔｐｕｔ ｆｒｏｍ２ｓａｍｐｌｅｓ ｐａｓｔ ；Ｅ（ｎ） ＝＞ ｐｒｅｓｅｎｔ ｅｒｒｏｒ ；Ｅ（ｎ－１） ＝＞ ｅｒｒｏｒ ｆｒｏｍ ｌａｓｔ ｓａｍｐｌｅ
ｃｙｃｌｅ ；Ｅ（ｎ－２） ＝＞ ｅｒｒｏｒ ｆｒｏｍ２ｓａｍｐｌｅｓ ｐａｓｔ ；｜ ｙ（ｎ－１） ｜０ ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿ＤＢＵＦＦ ；｜ ｙ（ｎ－２） ｜２ ；｜ ｅ（ｎ） ｜４ ；｜ ｅ（ｎ－１） ｜６ ；｜ ｅ（ｎ－２） ｜８ ；｜ ｂ２＝１０．４１＊Ｑ２６＝０ｘ２９ａ３ｄ７０ａ ｜０
ＡＣＣ ＭＯＶＬ ＸＴ，＠ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿ＤＢＵＦＦ：
ｘ：＋８ ； ＸＴ＝ｅ（ｎ－２），Ｑ３１ ＱＭＰＹＬ ＡＣＣ，ＸＴ，＊ＸＡＲ７＋＋ ；
ｂ２＊ｅ（ｎ－２），Ｑ２６＊Ｑ３１（６４－ｂｉｔ ｒｅｓｕｌｔ） ＭＯＶＤＬ ＸＴ，＠ＣＮＴＬ＿２Ｐ２Ｚ＿ＤＢＵＦＦ：
ｘ：＋６ ； ＸＴ＝ｅ（ｎ－１）， ｅ（ｎ－２）＝ｅ（ｎ－１） ＱＭＰＹＬ Ｐ ， Ｘ Ｔ ， ＊ Ｘ Ａ Ｒ ７ ＋ ＋ ；
２ 软件实现代码
根据 Ｕ（ｎ）给出在 ＤＳＰ ＴＭＳ３２０ＬＦ２８０１中
图 １ 电路模型
其中各项电路参数如下：
Ｖｉｎ＝ ３ ￣４ Ｖ ， Ｖｏｕｔ＝ １ ． ２ Ｖ ，最大输出电流 Ｉｏｕｔ＝２０Ａ，等效负载电阻 ＲＬ＝Ｖｏｕｔ／Ｉｏｕｔ＝０．０６ Ω
最大输出电压 Ｖｏｍａｘ＝１．３Ｖ；
Ｐ Ｗ Ｍ 开关工作频率 ｆｐｗｍ＝ ２ ５ ０ ｋ Ｈ ｚ ，电压 环采样频率 ｆｓ＝２５０ｋｈｚ