全桥移相PWM开关电源的数字化控制方案(精)
全桥移相开关电源设计
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要上世纪60年代开始起步的PWM功率变换技术出现了很大的发展，但由于其通常采用调频稳压控制方式，使得软开关的范围受到限制，且其设计复杂，不利于输出滤波器的优化设计。
本文介绍了由UC3875构成的相移式PWM 控制器的工作原理，并在此基础之上进一步设计了由UC3875构成的全桥移相零电压开关（ZVS）PWM 开关电源。
该电路能以隔离方式驱动功率MOSFET，从而提高了电路的稳定性；由于采用了ZVS 技术使电路在高频情况下能够大大减小开关损耗，提高了整个电路的工作效率。
阐述了零电压开关技术(ZVS)在移相全桥变换器电路中的应用。
分析了电路原理和各工作模态，着重分析了开关管的零电压开通和关断的过程实现条件，并且提出了相关的应用领域和今后的发展方向。
本文选择了全桥移相控制ZVS-PWM谐振电路拓扑，阐述了零电压开关技术(ZVS)在移相全桥变换器电路中的应用。
分析了电路原理和各工作模态。
关键词：零电压开关技术、全桥移相控制、谐振变换器┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊Abstract60s of last century to start the PWM power conversion technology had major development, but because of its frequency regulator control method commonly used to make soft-switching range is limited, and the complexity of its design is not conducive to optimal design of output filter. This article describes the composition of the UC3875 phase shift PWM controller works, and on this basis for further design composed by the UC3875 phase shift full-bridge zero voltage switching (ZVS) PWM switching power supply. To isolate the way the circuit can drive the power MOSFET, thereby enhancing the stability of the circuit; As a result of high-frequency ZVS technology to the circuit in case of switching losses can be greatly reduced, improving the efficiency of the entire circuit.Zero-voltage switching technology described (ZVS) phase shifted full bridge converter in the circuit application. Analysis of the circuit and the working mode. Analyzes the zero-voltage switch turn on and off conditions of the process of implementation. And put forward the relevant application areas and future development direction. This selected phase shift control full bridge ZVS-PWM resonant circuit topology, zero voltage switching technology described (ZVS) phase shifted full bridge converter in the circuit application. Analysis of the circuit and the working mode.Key words: zero-voltage switching technology，full-bridge phase-shifting control，resonant converter┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章引言 (5)1.1开关电源简介 (5)1.2开关电源的发展动向 (5)1.3本设计的主要内容 (6)第二章相关电力电子器件介绍 (7)2.1二极管 (7)2.2双极型晶体管 (8)2.3光电三极管 (9)2.4场效应管 (9)第三章 UC3875原理和应用 (11)3.1 UC3875简介 (11)3.1.1 uc3875各个管脚简要说明 (11)3.1.2 uc3875的特点 (13)3.2UC3875的应用 (13)第四章 PWM控制技术 (15)4.1PWM控制 (15)4.1.1 PWM控制的基本原理 (15)4.1.2 PWM控制具体过程 (16)4.1.3 PWM控制的优点 (16)4.1.4 几种PWM控制方法 (17)4.2PWM逆变电路及其控制方法 (19)4.2.1 计算法和调制法 (19)4.2.2 异步调制和同步调制 (21)第五章电力变换电路介绍 (23)5.1整流电路 (23)5.1.1 桥式不可控整流电路 (23)5.1.2 单相桥式全控整流电路 (24)5.2逆变电路 (25)5.2.1逆变电路的基本工作原理 (26)5.2.2电压型逆变电路 (26)第六章 ZVS-PWM全桥移相开关电源设计 (28)6.1电路图设计 (28)6.2电路图原理 (28)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊总结 (33)致谢 (34)参考文献 (35)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章引言1.1开关电源简介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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC 和MOSFET构成。
第十章_软开关技术h――移相控制ZVS_PWM_DC(精)
10.3.2移相控制zvsPWM DC/DC全桥变换器1肖分析移相控制冬电压开关PWM DC/DC全桥变换器，真基本电路如图所示：(a)主电路8.2 各种开英伤的•效电踰ZVSPWMD c d c全桥变换 器主要波形如左(b) (u.ej(c)3) (/2IT于变换器各工作状态的描述如卜:«1 •开关模态0在5时刻，Q和04导通。
原边电流-流经谐振电感厶和变压器原边绕组以及2。
整流管导通祿止，原边给负载供电。
<>)<•时創d(lead)在这段时间里，到原边的滤波电感电流，即 i 〉t) = WK2•开关模态1在5时刻关断Q，原边电流-从Q中转移到到6和口支路中，给G 充电，同时G被放电。
电容G的电压从零开始线牲上升电容G的电压从匕开始线性下降Q是零电压关断。
陀卫）=J—Dv c3（o=匕” - ¥~ a - 心）在"时刻,C3电压降到零,D自然导通。
•:・3•开关模态2D3导通后，将Q3的电压箝在零位此时开通Q3 ,则Q3是零电压开通Q3和QI驱动信号之间的死区时间,即f d（lead）＞『01•:- 4•开关模态3在『2时刻，关断2,原边电流J 转 移到G 和q 中，一方面抽走C 迁的 电裔，另一方而又给G 充电。
山于G 和口的存在，Q 的电压是从零 慢慢上升的，因此Q 是零电压关, 断。
这段时间里谐振电感厶和G 及C*在谐振工作。
原边电流-和 电容C2, C,的电压分别为： ip(t) =【2 cos6)(r-r 2) v C4(r) = Z P I 2 sin a )(t-t 2)v c2(r) = V ilt ~Z P I 2 sin a )(t-t 2)式中分底I在心时刻，G 的电压上升到匕，D 2 自然导通。
1 • _］匕G=—s 】nco Z p /2在匚时刻，2鬥然导通，将2的电 斥箝在零位，此时就口 J 以开通2 02是零屯压开通。
全桥移相控制技术(精)
全桥移相控制技术的重大进步LTC3722-1/-2相移式PWM控制器提供了全桥零电压开关（ZVS）能做高效率转换的全部控制功能。
自适应方式的ZVS电路延迟功能将开启信号提供给每个MOSFET以克服各个元件的偏差，手动设置延迟的方式，可使二次侧同步整流的驱动信号直接做到开启延迟。
LTC3722-1/-2的特色还在于调节同步整流时序，以便达到最佳效率。
UVLO调节输入电压加上后，使系统有精确的开启及关断电压。
LTC3722-1为峰值电流型控制方式，可准确调节斜率补偿及前沿削隐。
LTC3722-2采用电压型控制并具备电压前馈功能。
此外，两款IC还有极低的起动电流及工作电流。
都有完整的保护功能，并采用24Pin的表面贴装式外型结构。
各引脚功能说明如下：（3722-1/-2）SYN.(1Pin)振荡器的同步输入及输出功能端.同步输入的阈值为1.9V。
同时与CMOS及TTL逻辑兼容，此端接一支5.1K电阻到地。
DPRG.(2Pin) 对不履行ZVS传输延迟时进行调节，接一电阻到VREF以便设置输出端A.B.C.D的最大开启延迟，其正常电压为2V。
RAMP.(NA/Pin2) 对LTC3722-2输入到相位调制比较器，RAMP上的电压内部电平移到650mV。
CS (3Pin)对LTC3722-1，逐个电流脉冲过流限制比较器输入，斜率补偿电路的输出，通常为300mV阈值，超过650mV时动作。
COMP(Pin4) 误差放大器的输出，倒相输入进到相位调制器。
RLEB (Pin5/NA) 前沿消隐的定时电阻，用一个10K到100K电阻调节可以从40ns 到310ns的电流检测信号的前沿消隐。
推荐采用一个±1％电阻，LTC3722-2则有固定消隐时间，大约80ns。
FB (6pin) 误差放大器反相输入端，这里为LTC3722的反馈电压输入，通常为1.204V.SS (7Pin) 软起动（重启延迟）电路的定时电容，从SS到GND接一支电容，给一斜波（LTC3722-1）或一占空比。
移相全桥数字开关电源的研制的开题报告
移相全桥数字开关电源的研制的开题报告1. 引言移相全桥数字开关电源是一种高效率、高性能的电源，适用于各类电子设备。
本文旨在探索移相全桥数字开关电源的设计与研制。
2. 研究目的本文旨在研制一种高效率、高精度、高可靠性的移相全桥数字开关电源，具有以下特点：（1）采用数字化控制和移相技术，提高电源效率并减小体积和重量；（2）能够满足各种负载要求，并具有过载保护、短路保护和过温保护等功能；（3）具有高精度输出和快速响应能力，可适用于各种高性能电子设备。
3. 研究内容（1）电源拓扑结构设计：本文将采用移相全桥拓扑结构，通过数字化控制实现半整流、全整流、降压和升压等功能；（2）控制电路设计：采用插补器、ADC、基频振荡器等控制电路，实现高精度输出和快速响应；（3）保护电路设计：包括过载保护、短路保护和过温保护等功能；（4）PCB设计和制作；（5）实验与测试：进行电路测试和性能评估，调整电路参数，优化电源性能；（6）文献综述和结果分析：综述国内外相关研究成果，分析实验结果，总结电源设计及研制经验。
4. 研究意义本研究将有助于开发高性价比、高性能、高可靠性的数字化移相全桥电源，提高电池利用效率，降低电能损耗，减小电源体积和重量，同时能够应对各种负载要求并具备多重保护措施，具有广泛的应用前景。
5. 难点与挑战本研究的难点主要在于电源设计的高精度、高效率和高可靠性实现，包括拓扑结构的选取和控制电路的设计，同时需要克服电路干扰和热效应等问题。
6. 研究进展本研究目前已完成对移相全桥数字开关电源的文献综述和现有成果调查，初步确定电源拓扑结构和控制电路设计。
下一步将进行电源参数模拟和PCB制作，并开展实验测试。
7. 创新点（1）采用数字化控制和移相技术，提高电源效率，并能够适应各种负载要求；（2）具有过载保护、短路保护和过温保护等多重保护措施；（3）设计出高精度输出和快速响应能力的电源；（4）采用成熟的PCB设计和制作技术，提高电源可靠性和稳定性。
全桥移相PWM开关电源的数字化控制方案
全桥移相PWM开关电源的数字化控制方案石宏伟【期刊名称】《电力电子技术》【年(卷),期】2011(45)9【摘要】提出全桥移相PWM开关电源的DSP实现方案框图,对其主电路和控制电路的硬件电路及参数估算进行了详细设计,并对其数字控制系统的软件设计方法进行了研究,全面介绍了一种全桥移相PWM开关电源的数字化控制方案.经软件仿真和实验验证,通过DSP实现数字控制,输入电压在较宽范围内变化时都能获得满意的控制效果,表明该数字化控制方案是可行的.%The general block diagram is proposed firstly, then the main circuit and control circuit of full-bridge phaseshifted PWM switching power supply are designed,and the software design method of digital control system is introduced.Finally the designed system is simulated with the Pspice simulation software.The simulation results show that the control effect is satisfactory when input voltage changes in a wide range and the digital control scheme is feasible.【总页数】3页(P108-110)【作者】石宏伟【作者单位】江阴职业技术学院,电子信息工程系,江苏江阴214433【正文语种】中文【中图分类】TIN86【相关文献】1.基于滑模变结构控制的数字化全桥移相软开关电源 [J], 付翀丽;杨旭;卓放;王兆安2.移相PWM控制全桥开关电源 [J], 曹保国;么正才3.基于自适应延时的全桥移相ZVSPWM开关电源的设计 [J], 刘红昌;赵慧超;张青利;颜湘武4.移相全桥PWM开关电源控制器设计与仿真研究 [J], 孙强;方波;张维娜5.浅析移相全桥PWM开关电源在输电线路状态监测设备中的设计及应用 [J], 韩永璞;彭慧;刘剑花因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种pwm信号移相电路及控制方法
一种pwm信号移相电路及控制方法一、什么是PWM信号呀？PWM信号呢，就是脉冲宽度调制信号啦。
就像是一个很调皮的小信号，一会儿高一会儿低的。
它在好多电子设备里都超级重要呢。
比如说咱们的充电器呀，里面就有这个PWM信号在工作。
它可以通过改变脉冲的宽度来控制电压或者电流的大小，是不是很神奇呀？二、移相电路是干嘛的呢？移相电路就像是一个信号的小魔法师。
它可以把PWM信号的相位给改变啦。
想象一下，PWM信号本来是按照一个节奏在跳舞，移相电路就像一个指挥家，让这个信号按照新的节奏来跳舞。
这在很多情况下是非常有用的哦。
比如说在电机控制里面，如果我们想要电机转得更平滑或者更有力，就可以通过移相电路来调整PWM信号的相位。
而且在一些电源管理的电路里，移相也能让电能的转换更高效呢。
三、这个移相电路的控制方法。
这个控制方法可就有学问啦。
我们可以用一些电子元件来实现对移相电路的控制。
比如说用一些电容、电感之类的元件。
电容就像是一个小水库，可以储存电能，电感呢就像是一个小漩涡，对电流有阻碍作用。
通过巧妙地组合这些元件，我们就能让PWM信号的相位按照我们想要的方式改变。
我们还可以用一些芯片来进行更精确的控制。
这些芯片就像是一个超级大脑，它可以根据我们设定的程序来精确地调整移相电路的工作状态。
而且在设计控制方法的时候，我们还要考虑到很多因素呢，比如电路的稳定性、响应速度之类的。
如果电路不稳定，那就像是一个喝醉酒的人走路，摇摇晃晃的，很容易出问题。
响应速度要是太慢的话，就像一个反应迟钝的人，不能及时完成我们想要的操作。
四、移相电路及控制方法的应用实例。
那这个移相电路和控制方法到底在实际中有哪些用处呢？前面提到了电机控制，其实还有很多呢。
在照明系统里，如果我们想要调节灯光的亮度，除了改变PWM信号的脉冲宽度，还可以通过移相电路来调整相位，这样可以让灯光的变化更加细腻。
在通信领域，有时候信号的相位调整也很重要，这个移相电路就可以派上用场啦。
移相全桥PWM开关电源控制器设计与仿真研究
文章编号:100624710(2006)0320257205移相全桥PWM 开关电源控制器设计与仿真研究孙 强,方 波,张维娜(西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048)摘要:采用TI 公司新一代移相PWM 控制芯片UCC3895,针对大功率全桥PWM 2ZVS 开关电源开发设计了电源控制器,阐述了峰值电流控制模式的实现以及调节器和保护电路的设计方法,特别是采用运放实现斜坡补偿避免了传统方法的不足。
最后用PSPICE9.1对控制器进行了仿真,结果验证了理论设计的合理性和可行性。
关键词:移相全桥;控制器;PSPICE;仿真;U CC3895中图分类号:TN86 文献标识码:ADesign and Simulation Research of the Controller ofFB 2PS 2PWM Switching Power SupplySUN Qiang,FANG Bo,ZH ANG Wei 2na(Faculty of Automation and I nformation Engineer ing,Xi .an Universit y of T echnology,Xi .an 710048,China)Abstr act:T he controller of FB 2PWM 2ZVS switching power supply is designed with the new type PS 2PWM IC UCC3895producted by TI company.This paper describes the realization of peakcurrent control mode,and design method of adjuster and pr otection cir cuit.Specilly,the implemen 2ting of slope compensation with operational amplifiers eliminates the defects caused by the con 2ventional appr oach.T he controller has been simulated with PSPICE9.1in the end and the simula 2tion r esults testify the rationality of design theory.Key words:phase shifted full bridge;controller;PSPICE;simulation;UCC3895 移相全桥PWM 开关电源具有拓扑结构简单、输出功率大、功率变压器利用率高、易于实现软开关、功率开关器件电压电流应力小等一系列优点,在中大功率应用场合受到普遍重视。
基于数字控制的移相全桥ZVS-PWM变换器的设计
基于数字控制的移相全桥ZVS-PWM变换器的设计 [ 2008-04-26 00:42:26]字体大小：摘要：介绍了一种采用辅助谐振网络的移相全桥ZVS-PWM 变换器，简述其工作原理。
使用TMS320LF24 07A 作为主控芯片，实现了数字移相控制及全桥变换零电压软开关。
试制了一台8kW/20kHz的样机，给出了实验波形及结论。
关键词：数字控制；辅助谐振网络；移相；零电压开关Abstract:The operating principle of a PS FB (phase-shifted full-bridge) ZVS-PWM converter with au xiliary resonant network are introduced. A digital control system using TMS320LF2407A as the mai n control chip was designed to achieve digital PS control algorithm, as well as ZVS for IGBT. An 8kW/20kHz prototype was designed. The experimental waveforms and conclusions are provided.0 引言在DC/DC 变换器中，针对移相全桥软开关PWM变换器的研究十分活跃，它是直流电源实现高频化的理想拓扑之一，尤其是在中、大功率的应用场合[1]。
实现全桥变换器的移相PWM控制的方法很多，传统的控制方法是通过专用的集成控制芯片（UC3879、UC3895）来调节其两桥臂间导通的相位差，以实现其PWM 模拟控制。
但是，近年来随着数字信号处理技术日趋完善成熟，各种微控制器性能价格比的不断提高，采用DSP 或CPLD数字控制已经成为大中功率开关电源的发展趋势[2]。
相对于模拟控制，数字控制可以完成复杂的控制算法，不存在温漂，避免模拟信号的畸变失真，减小杂散信号的干扰，实现通讯和网络控制的功能，使控制系统具有更高的稳定性和更强的灵活性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第 45卷第 9期 2011年 9月电力电子技术Vol.45, No.9September 2011Power Electronics图 2主电路图定稿日期 :2011-05-16作者简介 :石宏伟 (1978-, 女 , 江苏江阴人 , 讲师 , 研究方向为电子技术应用和高频开关电源的设计与应用。
1引言近年来, 随着数字技术的不断发展, 数字控制越来越多地被引入开关电源的设计中。
数字控制克服了以往全桥移相 PWM 开关电源 DC/DC电路中模拟控制芯片存在的误差、老化、温度影响、漂移、非线性不易补偿等缺点,提高了电源的灵活性、适应性和可靠性 [1]。
在此对全桥移相 PWM 开关电源的数字化控制方案进行了研究,在分析主电路和控制电路各环节理论的基础上设计了一款数字控制方式的 20kHz 全桥移相 PWM 开关电源,并应用 Pspice 仿真软件对开关电源主电路的运行情况进行了仿真,仿真和实验结果均表明系统设计可行, 性能指标基本可以满足设计要求。
2PWM 开关电源的 DSP 实现方案该开关电源主要由主电路和以 DSP 为核心的控制电路组成。
控制电路主要包括 DSP 数字控制器、 IGBT 驱动电路、检测电路、保护电路以及辅助电源电路, 如图 1所示。
2.1主电路的设计图 2示出主电路 [2]。
U dc 为 220V 单相交流电源经整流滤波后的输出直流电压,经由 VT 1~VT 4构成的逆变电路产生高频开关脉冲,再经高频变压器, 在次级线圈感应出交变的方波脉冲, 由全波整流电路和 LC 滤波器消除高频成分、电流冲击并减小电路的纹波系数, 得到所需的恒定直流电压。
逆变电路采用单相全桥逆变器结构, 4个功率开关器件 IGBT 在 DSP 控制回路作用下作周期性的开关动作,将直流电压逆变成频率为 20kHz 的脉冲电压。
采用 PWM 方式保持开关频率不变,全桥移相 PWM 开关电源的数字化控制方案石宏伟(江阴职业技术学院, 电子信息工程系,江苏江阴214433摘要 :提出全桥移相 PWM 开关电源的 DSP 实现方案框图, 对其主电路和控制电路的硬件电路及参数估算进行了详细设计, 并对其数字控制系统的软件设计方法进行了研究, 全面介绍了一种全桥移相 PWM 开关电源的数字化控制方案。
经软件仿真和实验验证, 通过 DSP 实现数字控制, 输入电压在较宽范围内变化时都能获得满意的控制效果, 表明该数字化控制方案是可行的。
关键词 :开关电源;数字控制;全桥移相中图分类号 :TN86文献标识码 :A文章编号 :1000-100X (2011 09-0108-03The Digital Control Scheme of Full -bridge Phase -shiftedPWM Switching Power SupplySHI Hong -wei(Jiangyin Polytechnic College , Jiangyin 214433, ChinaAbstract :The general block diagram is proposed firstly , then the main circuit and control circuit of full -bridge phase -shifted PWM switching power supply are designed , and the software design method of digital control system is intro -duced.Finally the designed system is simulated with the Pspice simulation software.The simulation results show that the control effect is satisfactory when input voltage changes in a wide range and the digital control scheme is feasible. Keywords :switchingpower supply ; digital control ; full -bridge phase -shifted图 1总体结构框图108图4DSP 的移相原理图通过改变驱动脉冲的占空比达到改变输出电压的目的, 实现 24V 的恒压输出。
设计要求:输出功率 P o =3kW , 输出稳定的直流电压 U o =24V , 则额定输出电流 I p =P o /U o =125A , 即为高频变压器次级电流。
通过计算,初级电流I =5A ,则可得到流过 IGBT 的电流为 5A , 而加在开关管两端的正向电压为 550V ,据此选择型号为 APT13GP120B 的 IGBT 。
逆变桥上的电容可选用 2200pF 的电容。
逆变电路的输出电压 500V 加至高频变压器初级, 在变压器作用下, 次级电压为 20V , 这就要求变压器的匝数比为 25∶ 1。
全波整流电路将高频变压器输出的正负对称的脉冲电压整流成单向脉动直流电压,然后采用 LC 输出滤波器将脉动直流变成满足设计要求的直流电压。
考虑电路的工作频率很高, 选择输出整流二极管为反向恢复时间短的快恢复二极管。
2.2控制电路的设计数字电源技术的核心是控制电路的数字化 [3]。
控制电路采用 DSP 芯片TMS320LF2407A , 内置两个事件管理模块 EVA , EVB ,处理速度为 40MIPS 。
采用移相控制方式, 通过 DSP 对给定信号、参数反馈进行处理、运算与控制, 经驱动电路控制逆变电路的 4个开关管。
根据 U o 检测信号反馈进行调节移相角, 当 U o 由于负载或输入电压波动下降时,减小移相角,使逆变器输出电压方波脉宽增加, 从而使 U o 上升到稳定值。
反之当 U o 上升时, 增加移相角, 使逆变器输出电压方波减小, 从而使 U o 下降到稳定值,以达到高频电源数字化控制。
开关电源中,当电源内部元器件随外部环境的变化其性能参数发生变化、输入电压波动、外部负载变化或某些突发事件出现时,均会引起输出电压变化。
输出电流电压反馈信号经低通滤波和 A/D转换后得到DSP 所能接受并处理的数字信号, 然后与给定量进行比较, 并完成 PI 运算, 得到电源的占空比信号,最后 DSP 向 PWM 信号发生电路发送信号, PWM 信号发生器经过驱动电路向电源主电路的 IGBT 发送 PWM 信号, 从而控制开关器件导通和截止的时间 [4],达到稳定输出电压的目的。
图 3示出数字控制电路结构框图。
采样电路完成输出电流、电压的采样。
电路采取光耦隔离措施, 可使主电路强电与 DSP 控制系统弱电间保持控制信号的联系, 切断电气的联系。
为保障电源安全可靠工作,保护电路的实时监控和各种保护功能必不可少。
因此, 必须对送入 A/D模块的电压电流及其他相关信号作实时检测, 一旦超过给定值, 必须在短时间内切断主电路功率开关管。
引脚被拉为低电平, 并引发中断, 输出引脚置为高阻态, 封锁驱动信号, 关闭功率器件, 及时保护电源系统。
驱动电路是控制电路与主电路的接口,驱动电路选用 IGBT 专用集成驱动芯片EXB841, 4个 IGBT 的栅极驱动电路独立。
3系统软件设计DSP 数字控制能实现比模拟控制更为高级且复杂的策略, 数字 PID 系统易于实现模块化管理, 能消除因离散元件引起的不稳定和电磁干扰, 可在同样的硬件环境下尝试不同的控制策略,寻求最优控制方案。
3.1DSP 移相控制原理图 4示出移相控制原理 [5]。
电源工作频率由通用定时器 1的周期寄存器T1PR 给定,计数寄存器 T1CNT 采用连续增 /减计数模式。
规定超前臂VT 1, VT 2为固定臂开关管, 软开关滞后臂 VT 3, VT 4为移相臂开关管。
在每周期 DSP 互补输出 u PWM1和u PWM2,死区时间由死区控制寄存器给出, 避免上下臂直通。
VT 3, VT 4的移相角由比较寄存器 CMPR2给定, DSP 同样输出互补并带死区的 u PWM3, u PWM4。
实时改变 CMPR2的值并保证 u PWM3和 u PWM4互补, 即可控制电源输出的占空比。
只有 u PWM1与 u PWM4, u PWM2与 u PWM3同时为高时,电源才能传递功率。
3.2数字 PID 算法采用数字 PID 控制器来实现电压和电流的动态稳定, PID 控制规律可表示为:u (t =K P e (t +1T I乙 e (t d t +T Dd e (t d ttt (1式中:u (t 为 PID 调节器输出量; T I 为调节器的积分时间; T D 为调节器的微分时间; K P 为调节器的增益。
图3DSP 控制电路结构全桥移相 PWM 开关电源的数字化控制方案109第 45卷第 9期 2011年 9月电力电子技术Vol.45, No.9September 2011Power Electronics图 724V 直流输出电压实验波形对式(1离散化, 得:u i =K P e i +TT I ij =0Σe j +T T(e i -e i -1ΣΣ(2根据递推原理可得:u i -1=K P e i -1+TIi -1j =0Σe j +T P(e i -1-e i -2ΣΣ(3由式(2 , (3得:u i =u i -1+KP (e i -e i -1 +K I e i +K D (e i -2e i -1+e i -2 (4式中:K I 为积分系数, K I =K P T /T I ; K D 为微分系数, K D =K P T D /T 。
3.3数字滤波数字滤波实际就是通过 DSP 对采样信号进行平滑加工, 加强其有用信号, 消除和减少各种干扰和噪声, 提高系统可靠性。
在进行数据处理和 PID 调节前, 应首先对采样值进行数字滤波。
系统采用算术平均滤波, 对目标参数进行连续采样, 然后求其算术平均值为有效采样值。
3.4软件实现软件设计主要包括主程序、定时计数器中断服务程序及控制算法程序设计 3部分,如图 5所示。
首先对系统初始化, 其中包括给控制寄存器赋初值, 在等待中断的空闲时间内采集输出信号, 设置 ADC 转换结束标志位为 1。
为保证程序的正常运行要禁止看门狗,设置 PWM 信号的频率和死区时间, 设置通用定时器 1和 2的控制寄存器, 设置捕获控制寄存器检测下降沿。
4系统仿真应用仿真软件 Pspice9.2对所设计的 3kW/20kHz (125A/24V开关电源进行了仿真。