基于DSP56F8323的移相全橋軟開關DC-DC變換器

1、引言　
　　　　
　　隨著電力電子技術的發(fā)展，對電源的要求也越來越高。模擬電路固有的缺點:精度差，所以對放大器的線性、可處理信號的動態(tài)范圍有很多限制；溫度漂移大，系統調試不方便以及器件老化等問題。這些缺點使得模擬電路在一些要求較高或者對接口、兼容要求高，溫度、噪聲敏感的場合很難達到令人滿意的效果。而隨著電路集成技術得提高，數字信號處理器（DSP）的迅猛發(fā)展，其性能已經可以滿足實時控制的要求；體積小重量輕，可用于小型化、便攜電源；而其價格的降低，使得數字控制系統有了更為普及的應用。本文將一種新的DSP應用于移相全橋DC-DC變換器中，取得了較好的效果。主電路拓撲移相全橋變換器的工作原理，很多文獻中均已給出，這里限于篇幅，不再贅述。下面先介紹一下新的DSP。

2、DSP56F8323性能介紹

2.1 DSP56F8323的內部主要資源如下：

　　(1) 一個脈寬調制模塊（Pulse Width Modulator）：包括6路PWM輸出口，3路電流檢測輸入口和3路故障信號輸入口，支持自動死區(qū)設置；
　　(2)兩個12位模數轉換模塊（ADCs）：包括24路模數轉換輸入口，可對2路模擬信號同時進行采樣，ADC與PWM模塊可由定時器Timer C同步；
　　(3)兩個16位定時器單元（TMR）：對應7個管腳，Timer A與積分解碼器（Quad Decoder）復用，Timer C與PWMA和ADCA復用；
　　(4)一個積分解碼器模塊：與Timer A復用一個管腳；
　　(5)一個FlexCAN模塊（CAN Version 2.0 B-compliant）：兩個管腳，分別對應數據傳輸與接受；
　　(6)兩個異步串行通信接口模塊SCIs（Serial Communication Interfaces）；　
　　(7)兩個同步串行外設接口模塊SPIs（Serial Peripheral Interfaces）；
　　(8)一個專門的外部中斷管腳；

2.2 DSP56F8323的特點

　　DSP56F8323除了具有DSP共有的一些特點，比如哈佛結構、單周期執(zhí)行乘加算法外，還具有以下一些新的特點：
　?。?）60MHZ的時鐘頻率。較高的時鐘頻率使得系統可以有較好的實時性。
　?。?）六路PWM輸出口可以配置位各自獨立輸出也可以設置位兩兩互補輸出，還可以有些獨立，有些互補輸出。比如，0，1路獨立，（2，3）（4，5）互補。擔需要注意的是，互補輸出的設置是有固定配對的，即只可以（0，1）（2，3）（4，5）配對互補輸出，而不可以將其他路配對?？梢栽O置各路輸出的極性為高有效或者低有效。高有效是指計數器計數到模寄存器的值后，PWM電路輸出高電平；低有效則在此時輸出低電平。
　?。?）PWM輸出的兩種方式：邊沿對齊和中心對齊。
　　邊沿對齊是指計數器計數到模寄存器的值后，PWM輸出發(fā)生跳轉，然后繼續(xù)計數到周期寄存器的值，此時PWM再次跳轉，而計數器的值清零，從零開始繼續(xù)計數。此種方式和TI公司的DSP工作方式相同。
　　中心對齊是指計數器計數到模寄存器值后，PWM發(fā)生跳轉，然后繼續(xù)計數到周期寄存器后不是清零，而是進行減計數，再次計數到模寄存器值后，PWM再發(fā)生跳轉。此中方式和TI的也相似，不過，不同于TI的是，在這種方式下，此DSP支持半周期中斷。所謂半周期中斷是指在計數器為零或者計數到周期寄存器值時，DSP可以自動觸發(fā)中斷。在中斷程序種可以重載模寄存器的值，從而可以輸出不對稱的PWM波。這種功能可以方便地實現移相。
　　（4）8路12位AD轉換器
　　AD轉換的最高頻率可達5MHZ,即每次AD轉換只需要200ns?？赏ㄟ^SYNC信號觸發(fā)與PWM同步?？杀慌渲梦豁樞蚧蛘咄瑫r采樣，各采樣結果被保存到各自的結果寄存器中。支持轉換結束中斷、過量程中斷以及過零中斷。
　?。?）無需仿真器。程序可以直接從JTAG口裝載入片內Flash中，并且軟件自帶的PCMASTER 可以實時顯示各量的變化曲線，也可以在線修改程序中用到的各參數。

3、系統的框架

　　如圖1所示，采用傳統的移相全橋拓撲. DSP配置兩對PWM信號為互補輸出，根據需要設定一定的死區(qū)時間。各管的驅動信號是固定占空比，通過改變移相角來校正輸出電壓。 DSP的三路AD采樣通道分別采樣輸出電壓、輸出電流以及原邊電感電流三路信號，軟件實現電壓電流雙閉環(huán)的PI調節(jié)。根據PI調節(jié)的輸出決定移相角的大小。

圖1