目前,開關(guān)電源以具有小型、輕量和高效的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主異的各種終端設(shè)備和通信設(shè)備中,是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式.與之相應(yīng),在微電子技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下,DSP芯片的發(fā)展日新月異,功能日益強(qiáng)大,性價(jià)比不斷上升,開發(fā)手段不斷改進(jìn),其處理速度比CPU快10～15倍,因此基于DSP芯片的開關(guān)電源可以說是天作之保,擁有著廣闊的前景,可用于選進(jìn)的機(jī)載電源中,也是開關(guān)電源今后的發(fā)展趨勢(shì).

基于DSP的PWM型開關(guān)電源的設(shè)計(jì)及工作原理分析與仿真驗(yàn)證

1 PWM型開關(guān)電源原理

市電信號(hào)經(jīng)過輸入濾波和整流濾波后實(shí)現(xiàn)AC/DC轉(zhuǎn)換,將電網(wǎng)交流電直接整流為較平滑的直流電,以供下一級(jí)變換;再經(jīng)過逆變器后實(shí)現(xiàn)DC/AC轉(zhuǎn)換,將整流后的直流電變?yōu)榻涣麟?這是PWM型開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)PWM控制的核心部分,其頻率越高,體積、重量與輸出功率之比越小.最后在通過輸出整流與濾波,根據(jù)負(fù)載需要,提供穩(wěn)定可靠的直流電源.

2 PWM控制原理

開關(guān)電源控制原理開關(guān)K以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開,在開關(guān)K接通時(shí),輸入電源E可通過開關(guān)K和濾波電路提供給負(fù)載RL為負(fù)載提供能量;為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量,開關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲(chǔ)能裝置,在開關(guān)接通時(shí)將一部分能力儲(chǔ)存起來,在開關(guān)斷開時(shí),向負(fù)載釋放[4].圖2中,由電感L、電容C2用以儲(chǔ)存能量,在開關(guān)斷開時(shí),儲(chǔ)存在電感L和C2中的能量通過二極管D釋放給負(fù)載,使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量.因二極管D使負(fù)載電流連續(xù)不斷,所以稱為續(xù)流二極管.AB間的電壓平均值EAB可表示為:

EAB=TON|T&TImes;E (1)

式中,TON為開關(guān)每次接通的時(shí)間,T為開關(guān)通斷的工作周期(即開關(guān)拉通時(shí)間TON和關(guān)斷時(shí)間TOFF之和).由基于DSP的PWM型開關(guān)電源的設(shè)計(jì)及工作原理分析與仿真驗(yàn)證。

可知,開關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例改變,AB間電壓的平均值也隨之改變,因此,隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調(diào)整TON和T的比例,便能使輸出電壓V0維持不變.改變接通時(shí)間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比,這種方法為“時(shí)間比率控制”(TIme RaTIo Control,縮寫為TRC)[1].這里按照TRC原理選擇了開關(guān)周期T恒定,通過改變脈沖寬度TON來改變占空比,這種方式稱為脈寬調(diào)制方式(PWM),用來實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓幅值頻率的控制.

3 DSP芯片TMS320LF2407簡(jiǎn)介

TMS320系列DSP的體系結(jié)構(gòu)是專為實(shí)時(shí)信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的,該系列DSP集實(shí)時(shí)處理能力和控制外設(shè)功能于一身,為實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)提供了理想的解決方案.

TMS320LF2407在TMS320 系列的基礎(chǔ)上有以下特點(diǎn):

(a) 高性能10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的轉(zhuǎn)換時(shí)間為500ns,提供多達(dá)16路的模擬輸入.

(b) 基于TMS320C2xx第洌的CPU核保證了其與TMS320系列DSP的代碼兼容.

(c) 具有兩個(gè)事件管理器模塊EVA和EVB,每個(gè)均可提供兩個(gè)16位通用定時(shí)器和八個(gè)16位的PWM通道.

(d) 高達(dá)24K的FLASH程序存儲(chǔ)器.

(e) 可擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器.

(f) 五個(gè)外部中斷(兩個(gè)驅(qū)動(dòng)保護(hù)、復(fù)位和兩上可屏蔽中斷).