基于DSP的大功率数字电源的设计与实现

摘要

随着社会经济的发展，电气设备的应用已经伸入到我们生活的各个角落，电气设备都有一个必不可少的供电装置——电源模块。电源主要分为模拟电源与数字电源，相比于模拟电源，数字电源有着独特的优点:转换效率高，体积小，输出稳定，集成度高，温度漂移低等优点。因此，有必要对数字电源进行研究。本文针对项目实际需求，设计了一个输出恒压可调的大功率数字电源。
　　针对目前市场上的数字电源优点及发展状况，本文分析了数字电源的基本框图与基本原理，经过一系列的综合考虑，决定选用TI(Texas Instrument)公司的TMS320F2812作为本项目的主控芯片，采用经典的PID算法作为软件设计中主要算法，结合模拟电路中的半桥式拓扑结构实现电源的恒压输出。
　　本文的主要内容有:首先提出了基于DSP的大功率数字电源的基本参数，将半桥式拓扑结构作为数字电源的DC/DC变换器。本文设计的基于DSP的大功率数字电源主要分为三部分:数字电源的硬件设计，数字电源的软件设计，数字电源的测试。其中数字电源的硬件设计主要是:输入保护电路的设计，EMI电路的设计，半桥式拓扑结构的设计，输出整流滤波电路的设计及主控芯片相关外围电路的设计。数字电源的软件设计主要是:主程序的设计，PID算法的程序设计及串口通信程序。
　　论文最后对大功率数字电源进行了测试。首先对各个模块进行了单独测试。保证模块能正常工作后，接着对数字电源的整个系统的参数进行了测试。经过测试，大功率数字电源能满足最初的基本设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 数字电源的概述

1．1．1 数字电源与线性电源的比较

1．1．2 数字电源的智能控制

1．2 数字电源的主要技术

1．3 数字电源的发展趋势

1．4 课题研究的背景及意义

1．5 本文的主要研究内容

第2章 大功率数字电源的总体设计

2．1 大功率数字电源的技术指标

2．2 大功率数字电源的基本原理

2．3 大功率数字电源的DC-DC变换器拓扑结构的选择

2．3．1 升压型拓扑结构

2．3．2 降压型拓扑结构

2．3．3 单端反激式拓扑结构

2．3．4 单端正激式拓扑结构

2．3．5 推挽式开关拓扑结构

2．3．6 全桥式开关拓扑结构

2．3．7 半桥式开关拓扑结构

2．3．8 主电路拓扑结构的最终选择

2．4 大功率数字电源的主控芯片的选择

2．5 大功率数字电源的控制算法的选择

2．6 大功率数字电源的控制方式

2．6．1 电压模式控制方式

2．6．2 电流模式控制方式

2．7 本章小结

第3章 大功率数字电源的硬件设计

3．1 控制电路设计

3．1．1 DSP控制系统的设计

3．1．2 复位电路的设计

3．1．3 JTAG接口电路的设计

3．1．4 时钟电路的设计

3．1．5 显示电路的设计

3．1．6 通信电路的设计

3．2 大功率数字电源输入保护电路的设计

3．2．1 输入保护电路中熔丝管选取

3．2．2 输入保护电路中压敏电阻器的选取

3．2．3 输入保护电路中热敏电阻器的选取

3．3 大功率数字电源EMI滤波器的设计

3．4 大功率数字电源主电路的设计

3．4．1 整流桥中二极管的选择

3．4．2 主电路中抗不平衡电容的选取

3．4．3 主电路中开关功率管的选取

3．4．4 主电路中输出整流二极管的选取

3．4．5 主电路中驱动功率开关电路的设计

3．5 大功率数字电源的高频变压器设计

3．5．1 磁芯材料与磁芯面积AP的确定

3．5．2 高频变压器线径大小的确定

3．6 大功率数字电源的PCB设计注意事项

3．7 本章小结

第4章 大功率数字电源的软件设计

4．1 控制系统开发环境的介绍

4．2 程序的设计

4．2．1 主程序的设计

4．2．2 ADC程序设计

4．2．2 定时器上溢中断程序设计

4．3 PID的程序设计

4．3．1 PID算法的差分表述

4．3．2 PID算法的改进

4．4 通信模块程序设计

4．5 本章小结

第5章 大功率数字电源的测试与分析

5．1 大功率数字电源的基本调试

5．2 系统各功能模块调试

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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