DSP的大功率開關電源的設計方案

以TMs320LF2407A為控制核心，介紹了一種基于DSP的大功率開關電源的設計方案。該電源采用半橋式逆變電路拓撲結構，應用脈寬調制和軟件PID調節技術實現了電壓的穩定輸出。最后，給出了試驗結果。試驗表明，該電源具有良好的性能，完全滿足技術規定要求。

　　引 言:

　　信息時代離不開電子設備，隨著電子技術的高速發展，電子設備的種類與日俱增，與人們的工作、生活的關系也日益密切。任何電子設備又都離不開可靠的供電電源，它們對電源供電質量的要求也越來越高。

　　目前，開關電源以具有小型、輕量和高效的特點而被廣泛應用于電子設備中，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源。與之相應，在微電子技術發展的帶動下，DSP芯片的發展日新月異，因此基于DSP芯片的開關電源擁有著廣闊的前景，也是開關電源今后的發展趨勢。

　　1 .電源的總體方案

　　本文所設計的開關電源的基本組成原理框圖如圖1所示，主要由功率主電路、DSP控制回路以及其它輔助電路組成。

　　開關電源的主要優點在“高頻”上。通常濾波電感、電容和變壓器在電源裝置的體積和重量中占很大比例。從“電路”和“電機學”的有關知識可知，提高開關頻率可以減小濾波器的參數，并使變壓器小型化，從而有效地降低電源裝置的體積和重量。以帶有鐵芯的變壓器為例，分析如下：

　　 圖1 系統組成框圖

　　設鐵芯中的磁通按正弦規律變化，即φ= φMsinωt，則：

　　式中，EM= ωWφ M=2πfWφM，在正弦情況下，EM=√2E，φM=BMS，故：

　　式中，f為鐵芯電路的電源頻率;W 為鐵芯電路線圈匝數;BM為鐵芯的磁感應強度;S為鐵芯線圈截面積。

　　從公式可以看出電源頻率越高，鐵芯截面積可以設計得越小，如果能把頻率從50 Hz提高到50 kHz，即提高了一千倍，則變壓器所需截面積可以縮小一千倍，這樣可以大大減小電源的體積。

　　綜合電源的體積、開關損耗以及系統抗干擾能力等多方面因素的考慮，本開關電源的開關頻率設定為30 kHZ。

　　2 系統的硬件設計

　　2.1 功率主電路

　　本電源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”變換的結構，主要由輸入電網EMI濾波器、輸人整流濾波電路、高頻逆變電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路等幾部分組成，如圖2所示。

　　圖2 功率主電路原理圖