DSP的大功率開關電源的設計方案

　　圖3 功軍主回路的電壓波形變化

　　本開關電源采用半橋式功率逆變電路。如圖2所示，輸入市電經EMI濾波器濾波，大大減少了交流電源輸入的電磁干擾，并同時防止開關電源產生的諧波串擾到輸入電源端。再經過橋式整流電路、濾波電路變成直流電壓加在P、N兩點問。P、N之間接人一個小容量、高耐壓的無感電容，起到高頻濾波的作用。半橋式功率變換電路與全橋式功率變換電路類似，只是其中兩個功率開關器件改由兩個容量相等的電容CA1和CA2代替。在實際應用中為了提高電容的容量以及耐壓程度，CA1和CA2往往采用的是由多個等值電容并聯(lián)組成的電容組。C A1、CA2 的容量選值應在電源體積和重量允許的條件下盡可能的大，以減小輸出電壓的紋波系數(shù)和低頻振蕩。CA1 和CA2 在這里同時起到了靜態(tài)時分壓的作用，使Ua =Uin/2。

　　在本電源的設計中，采用IGBT來作為功率開關器件。它既具有MOSFET的通斷速度快、輸入阻抗高、驅動電路簡單及驅動功率小等優(yōu)點，又具有GTR的容量大和阻斷電壓高的優(yōu)點。

　　在IGBT的集射極間并接RC吸收網(wǎng)絡，降低開關應力，減小IGBT關斷產生的尖峰電壓;并聯(lián)二極管DQ實現(xiàn)續(xù)流的作用。二次整流采用全波整流電路，通過后續(xù)的LC濾波電路，消除高頻紋波，減小輸出直流電壓的低頻振蕩。LC濾波電路中的電容由多個高耐壓、大容量的電容并聯(lián)組成，以提高電源的可靠性，使輸出直流電壓更加平穩(wěn)。

　　2.2 控制電路

　　控制電路部分實際上是一個實時檢測和控制系統(tǒng)，包括對開關電源輸出端電壓、電流和IGBT溫度的檢測，對收集信息的分析和運算處理，對電源工作參數(shù)的設置和顯示等。其控制過程主要是通過采集開關電源的相關參數(shù)，送入DSP芯片進行預定的分析和計算，得出相應的控制數(shù)據(jù)，通過改變輸出PWM波的占空比，送到逆變橋開關器件的控制端，從而控制輸出電壓和電流。

　　控制電路主要包括DSP控制器最小系統(tǒng)、驅動電路、輔助電源電路、采樣電路和保護電路。

　　(1)DSP控制器最小系統(tǒng)

　　DSP控制器是其中控制電路的核心采用TMS32OLF2407A DSP芯片，它是美國TEXAS INSTU—MENTS(TI)公司的最新成員。TMS30LF2407A基于C2xLP內核，和以前C2xx系列成員相比，該芯片具有處理性能更好(30MIPS)、外設集成度更高、程序存儲器更大、A/D轉換速度更快等特點，是電機數(shù)字化控制的升級產品，特別適用于電機以及逆變器的控制。DSP控制器最小系統(tǒng)包括時鐘電路、復位電路以及鍵盤顯示電路。時鐘電路通過15 MHz的外接晶振提供;復位電路直接通過開關按鍵復位;由4×4的矩陣式鍵盤和SPRT12864M LCD構成了電源系統(tǒng)的人機交換界面。

　　(2)驅動放大電路

　　IGBT的驅動電路采用脈沖變壓器和TC4422組成，其電路原理圖如圖4所示：

　　圖4 IGBT驅動電路原理圖