基于DSP的反激式数字开关电源的设计与研究

摘要

开关电源具有体积小、效率高的优越性,在微型计算机、家用电器、通讯电源等领域中得到广泛应用。采用模拟控制方式的开关电源存在参数温度漂移、抗干扰能力差、可配置性不强等缺点。随着微电子技术的发展,开关电源的数字化设计已成为开关电源的研究热点。
　　 本文研究与开发了一种基于DSP的反激式数字开关电源,阐述了开关电源的基本原理,应用状态开关平均法建立其大信号模型。在此基础上,结合设计指标,详细探讨了基本参数的选取原则,如滤波电容、开关应力、高频变压器、吸收电路结构和参数,这是开发出满足用户需求且具备较高性价比产品的重要环节。在硬件方面,为了保证输出性能优越和隔离要求,应用高精度线性光耦设计了输出电压采样电路；为了系统安全可靠的运行,设计了温度检测环节,防止器件过温失效；为了调试和应用的方便,开发了基于LCD的友好人机接口。在控制策略方面,为了保证系统的动态性能和鲁棒性,本设计采用模糊PID控制算法,在系统小信号模型的基础上,设计了模糊规则表,利用查表法选取参数,减小了算法的复杂度。为了克服开关干扰,设计了EMI滤波器,同时对系统抗干扰设计也进行了详细的阐述。仿真和实验结果表明,所设计的反激式数字开关电源的模糊PID控制器极大的改善了系统的动态响应,降低了系统输出电压纹波。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 开关电源的发展及趋势

1.3 开关电源存在的问题、研究重点及技术要点

1.4 开关电源数字化研究现状

1.5 本文主要研究内容及章节安排

第2章 开关电源设计的技术基础

2.1 开关电源概述

2.1.1 开关电源的基本组成

2.1.2 DC-DC开关电源电路常用拓扑结构

2.2 开关电源的模拟控制方法

2.3 开关电源的数字控制方法

2.3.1 开关电源数字控制的优势

2.3.2 开关电源数字控制的实现方式

2.4 开关电源的控制算法

2.4.1 PID控制算法

2.4.2 模糊PID控制算法模糊PID控制算法

2.4.3 控制算法的选择

2.5 TMS320F2812简介

2.6 本章小结

第3章 基于DSP的反激式数字开关电源的总体设计

3.1 系统性能指标

3.2 系统的硬件设计

3.2.1 系统硬件方案设计

3.2.2 输出电压检测电路设计

3.2.3 电流检测电路

3.2.4 驱动电路设计

3.2.5 温度检测电路

3.2.6 液晶显示模块接口

3.2.7 EMI滤波器

3.2.8 抗干扰措施

3.3 系统软件设计

3.3.1 系统软件设计方案

3.3.2 主程序设计

3.3.3 A/D中断子程序

3.3.4 辅助功能模块子程序设计

3.3.5 系统软件抗干扰措施

3.4 本章总结

第4章 系统仿真及实验结果

4.1 系统参数设计

4.1.1 变压器参数设计

4.1.2 吸收与钳位电路参数设计

4.2 模糊PID控制器的结构

4.3 MATLAB仿真平台

4.4 仿真实验及结果

4.5 实验结果

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果