基于數(shù)字化控制的開關(guān)電源的研究

基于單片機(jī)的數(shù)字電源這種方法，雖然控制電路比較復(fù)雜，并且存在一定的延時(shí)，對電源的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)壓精度有一定影響，但由于該方法對于單片機(jī)的要求不高，成本也比較低，設(shè)計(jì)方法容易掌握，因此可以在穩(wěn)壓精度和動(dòng)態(tài)性能要求并不是很高的場合下使用。

2．2基于數(shù)字信號處理控制的開關(guān)電源

利用高性能的DSP數(shù)字芯片對電源實(shí)現(xiàn)直接控制，可以簡化控制電路的設(shè)計(jì)，再加上這些芯片有比較高的采樣速度（TMS320LF2407內(nèi)部的10、位A／D轉(zhuǎn)換器完成一次A／D轉(zhuǎn)換只需500ns）和運(yùn)算速度，可以快速有效地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制算法I。基于DSP控制的開關(guān)電源原理結(jié)構(gòu)如圖3。

其中：DSP采用目前流行的TMS320LF2407，主要進(jìn)行數(shù)字PID計(jì)算；復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD根據(jù)DSP計(jì)算的結(jié)果生成數(shù)字PWM波形控制主功率變換器，這樣避免了模擬PWM控制器中的雙脈沖現(xiàn)象和半頻現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了PWM控制的完全數(shù)字化；AID轉(zhuǎn)換電路用作電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)的采集，芯片可采用TLC5540芯片，也可采用TLC2543芯片，通過此AID轉(zhuǎn)換電路采集的電壓等信號，經(jīng)數(shù)據(jù)總線低八位進(jìn)入DSP，與標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號進(jìn)行比較，當(dāng)檢測到輸出電壓幅度高于標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號時(shí)，按比例降低占空比，從而實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電源輸出正弦波和幅度的調(diào)DSP通過接口電路還可以擴(kuò)展LCD、鍵盤進(jìn)行人機(jī)交換以及通過串口RS-485或RS一232進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信等。

這種基于信號處理數(shù)字的開關(guān)電源，雖然DSP芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本比較高，而且DSP控制技術(shù)相對較難掌握，但由于芯片具有較高的采樣速度和運(yùn)算速度，可以快速有效地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)對電源的有效控制，有較高的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)壓精度，因此，這種方式將會在今后開關(guān)電源的數(shù)字控制技術(shù)中發(fā)揮重要作用。

3 結(jié)束語

開關(guān)電源采用全數(shù)字化控制技術(shù)，可以有效地縮小電源體積，降低成本，大大提高了設(shè)備的可靠性和對用戶的適應(yīng)性，是今后開關(guān)電源發(fā)展的一種趨勢。目前，在通信領(lǐng)域已經(jīng)得到了較好地應(yīng)用。該文給出的基于數(shù)字控制技術(shù)開關(guān)電源的兩種方案，適用于不同的環(huán)境，我們可以根據(jù)采樣速度、運(yùn)算速度和控制算法復(fù)雜度等因素選擇不同的方案。