基于CPLD的軟開關電源數(shù)字控制器設計

2.2磁偏檢測電路

在全橋電路中，一對功率開關管在工作周期的前半部分和后半部分交替地通斷，若它們的飽和壓降相等，導通脈寬也一樣，則稱電路工作在平衡狀態(tài)。但若由于某種 原因?qū)е聝蓚€半周期內(nèi)施加在中頻變壓器上的電壓不相等(例如功率開關管的飽和壓降有較大差異)或是一對晶體管的導通脈寬不相等(例如由于存儲時間的不一 致、控制電路輸出脈寬不相等以及反饋回路引起的不對稱等)時，功率轉(zhuǎn)換電路就工作在不平衡狀態(tài)。變壓器的磁通在一個周期終了時不能返回到起始點，于是將在 一個方向增大，其工作區(qū)域?qū)⑵蛞粋€象限，引起磁芯飽和從而導致功率開關管損壞，逆變失敗，此即所謂“單向偏磁”。

為了避免變壓器的飽和，充分發(fā)揮數(shù)字控制器的優(yōu)勢，盡量簡化主電路的設計，增加變壓器的利用率，本文設計中采取以下方法來進行磁偏的檢測和控制。如圖4所 示，通過互感器分別檢測變壓器的一次側(cè)正負半周的電流大小，將檢測得到的值HCQ1和HCQ2進行比較，一旦某個半周的電流偏大超過一定的值，則認為出現(xiàn) 了偏磁，將該信號送入TMS320LF2407A的捕獲單元功能，產(chǎn)生捕獲中斷并通過中斷程序去調(diào)整相應橋臂的功率開關管驅(qū)動脈沖的寬度，強制對變壓器進 行磁恢復，防止變壓器飽和現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3數(shù)據(jù)采樣及濾波

為了確?？刂瓢迮c系統(tǒng)主電路的信號隔離，數(shù)據(jù)采樣電路上采用與霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器接口，確保采樣輸入電路的信號與采樣輸出信號的完全隔離。

TMS320LF2407A芯片內(nèi)部集成了10位精度的帶內(nèi)置采樣/保持的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC)。根據(jù)系統(tǒng)的技術要求，10位ADC的精度可以滿足電壓 的分辨率、電流的分辨率的控制要求，因此本文直接利用控制芯片內(nèi)部集成的ADC，就可滿足控制精度。另外，該10位ADC是高速ADC, 最小轉(zhuǎn)換時間可達到500 ns，也滿足控制對采樣周期要求。

為了提高ADC數(shù)字采樣的精度，減少軟件濾波的工作量，設計了低通濾波器對電壓和電流的信號進行處理，以消除高頻信號的干擾和更好的消除線路以及空間的干擾。

2.4保護功能

電源運行過程中，可能會發(fā)生一些異常狀態(tài)，如全橋電路出現(xiàn)直通使得原邊母線短路;副邊負載短路或者過流、散熱器過熱等等，需要在控制中加以保護。

在本文設計中，利用了DSP 功率保護引腳PDPINT的功能對異常狀態(tài)進行檢測并能夠做到及時恰當處理，做到系統(tǒng)的安全可靠運行。

保護電路采用窗口比較電路，分別檢測功率開關管的過流信號，輸出的短路信號和散熱器的過熱信號。設定保護的閥值，一旦出現(xiàn)任何異常，就可以立刻將保護信號 送入DSP 功率保護引腳PDPINT或者外部中斷信號IOPE-2，通知控制系統(tǒng)并采取相應的措施：對于原邊的短路以及副邊的短路采用不可恢復的保護方式，立刻關閉 PWM驅(qū)動信號，切斷電源的輸入，以防止其它更嚴重的危險發(fā)生;對于散熱器過熱等可恢復的保護信號，則暫時關閉PWM輸出，等狀態(tài)恢復后再重新恢復工作。