基于DSP的大功率開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

圖9 PID運(yùn)算程序流程圖

4、PWM 生成模塊

TMS320LF2407A內(nèi)部包括兩個(gè)事件管理器模塊EVA和EVB，每個(gè)事件管理器模塊包括通用定時(shí)器GP、比較單元、捕獲單元以及正交編碼脈沖電路。通過(guò)TMS320LF2407A事件管理模塊中的比較單元可以產(chǎn)生帶死區(qū)的PWM波，與PWM 波產(chǎn)生相關(guān)的寄存器有：比較寄存器CMPRx、定時(shí)器周期寄存器Tx—PR、定時(shí)器控制寄存器TxCON、定時(shí)器增/減計(jì)數(shù)器TxCNT、比較控制寄存器 COMCONA/B、死區(qū)控制寄存器DBTCONA/B。

PWM波的生成需對(duì)TMS320LF2407A的事件管理模塊中的寄存器進(jìn)行配置。由于選用的是PWM1/2，因此配置事件管理寄存器組A，根據(jù)需要生成帶死區(qū)PWM波的設(shè)置步驟為：

(1)設(shè)置并裝載比較方式寄存器ACTRA，即設(shè)置PWM波的輸出方式;

(2)設(shè)置T1CON寄存器，設(shè)定定時(shí)器1工作模式，使能比較操作;

(3)設(shè)置并裝載定時(shí)器1周期寄存器T1PR，即規(guī)定PWM 波形的周期;

(4)定義CMPR1寄存器，它決定了輸出PWM 波的占空比，CMPR1中的值是通過(guò)計(jì)算采樣值而得到的;

(5)設(shè)置比較控制寄存器COMCONA，使能PD—PINTA 中斷;

(6)設(shè)置并裝載死區(qū)寄存器DBTCONA，即設(shè)置死區(qū)時(shí)間。

圖10所示為帶死區(qū)PWM波的生成原理

5、鍵盤(pán)掃描及LCD顯示模塊

按鍵掃描執(zhí)行模塊的作用是判斷用戶的輸入，對(duì)不同的輸入做出相應(yīng)的響應(yīng)。本開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)采用16個(gè)壓電式按鍵組成的矩陣式鍵盤(pán)構(gòu)成系統(tǒng)的輸入界面。16個(gè)按鍵的矩陣式鍵盤(pán)需要DSP的8個(gè)I/O口，這里選用IOPA0～I(xiàn)OPA3作為行線，IOPF0～I(xiàn)OPF3作為列線。由于 TMS320LF2407A都是復(fù)用的I/O口，因此需要對(duì)MCRA和MCRC寄存器進(jìn)行設(shè)置使上述8個(gè)I/O口作為一般I/O端口使用。按鍵掃描執(zhí)行模塊采用的是中斷掃描的方式，只有在鍵盤(pán)有鍵按下時(shí)才會(huì)通過(guò)外部引腳產(chǎn)生中斷申請(qǐng)，DSP相應(yīng)中斷，進(jìn)人中斷服務(wù)程序進(jìn)行鍵盤(pán)掃描并作相應(yīng)的處理。

LCD顯示模塊需要DSP提供11個(gè)I/O口進(jìn)行控制，包括8位數(shù)據(jù)線和3位控制線，數(shù)據(jù)線選用IOPB0～I(xiàn)OPB7，控制線選用 IOPFO IOPF2，通過(guò)對(duì)PBDATDIR和PFDATDIR寄存器的設(shè)置實(shí)現(xiàn)DSP與LCD的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)時(shí)顯示開(kāi)關(guān)電源的運(yùn)行狀態(tài)。

樣機(jī)研制

主要技術(shù)指標(biāo)如下：輸入電壓：三相AC380 V±5% ;輸出電壓：DC220V±2% ;輸出電流：50 A;額定功率：11 kW。

所得試驗(yàn)樣機(jī)額定負(fù)載時(shí)的輸出波形如圖11(a)所示。由圖11(a)實(shí)際讀數(shù)可知，輸出電壓從0上升到220 V的響應(yīng)時(shí)間為1s左右，電源系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度。同時(shí)，由圖11(b)中的電壓波形局部放大圖可見(jiàn)，輸出電壓為220 V時(shí)，電壓波動(dòng)在2 V左右，其最大電壓波動(dòng)小于1%。

圖11 樣機(jī)額定負(fù)載時(shí)的輸出波形

結(jié)論

本文介紹的基于DSP的大功率高頻開(kāi)關(guān)電源，充分發(fā)揮了DSP強(qiáng)大功能，可以對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行多方面控制，并且能夠簡(jiǎn)化器件，降低成本，減少功耗，提高設(shè)備的可靠性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，本電源均能夠保持良好的輸出性能。