基于DSP的大功率开关电源的设计

　　1、电源的总体方案

　　本文所设计的开关电源的基本组成原理框图如图1所示，主要由功率主电路、DSP控制回路以及其它辅助电路组成。

　　开关电源的主要优点在“高频”上。通常滤波电感、电容和变压器在电源装置的体积和重量中占很大比例。从“电路”和“电机学”的有关知识可知，提高开关频率可以减小滤波器的参数，并使变压器小型化，从而有效地降低电源装置的体积和重量。以带有铁芯的变压器为例，分析如下：

　　图1系统组成框图

　　2、系统的硬件设计

　　本电源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”变换的结构，主要由输入电网EMI滤波器、输人整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器、输出整流滤波电路等几部分组成，如图2所示。

　　图2功率主电路原理图

　　为了构建DSP控制器软件框架，使程序易于编写、查错、测试、维护、修改、更新和扩充，在软件设计中采用了模块化设计，将整个软件划分为初始化模块、ADC信号采集模块、PID运算处理模块、PWM波生成模块、液晶显示模块以及按键扫描模块。各模块问的流程如图3所示。

　　图3软件模块流程图

　　主要技术指标如下：输入电压：三相AC380V±5%；输出电压：DC220V±2%；输出电流：50A；额定功率：11kW。

　　所得试验样机额定负载时的输出波形如图4(a)所示。由图4(a)实际读数可知，输出电压从0上升到220V的响应时间为1s左右，电源系统具有较快的响应速度。同时，由图4(b)中的电压波形局部放大图可见，输出电压为220V时，电压波动在2V左右，其最大电压波动小于1%。

　　图4样机额定负载时的输出波形

　　4、结论

　　本文介绍的基于DSP的大功率高频开关电源，充分发挥了DSP强大功能，可以对开关电源进行多方面控制，并且能够简化器件，降低成本，减少功耗，提高设备的可靠性。试验数据表明指标满足设计要求，本电源均能够保持良好的输出性能。