摘要：建立了数字控制DC/DC开关电源闭环系统的s域小信号模型，采用数字重设计法针对给定的系统季数设计了数字补偿器。应用SISO Design Tool仿真平台，在伯德图分析和根轨连法的基础上设计了连续城的模拟补偿器，并进行了离散化处理。在建立系统s城模型时引入了模数转换器和数字脉宽调制发生器产生的延迟效应，使补偿器的设计考虑了采样速率对系统的影响，改善了传统离散设计的误盖。基于教字重设计法构建的数字补偿器实现了对脉宽调制信号的可编程精确控制，保证了变换器闭环工作良好的动态特性。仿真实验结果验证了所设计的数字补偿器的性能。关键词：数字控制系统；模数转换；数字重设计法；数字补偿器；数字脉宽调制1引言传统的开关电源采用模拟控制技术，使用比较器、误差放大器和模拟电源管理芯片等元器件来调整电源输出电压，存在着控制电路复杂、元器件数量多以及控制电路成型后很难修改等缺点，不利于开关电源的集成化和小型化。近年来随着微电子学的迅速发展，电源的控制也已经由模拟控制、模数混合控制，进入到数字控制阶段”，具有可编程性、设计可延续性、元件数量减少、先进的校正能力等优点。以往由于DSP等控制芯片的高成本，数字控制多用于大功率AC/DC变换器、PFC功率因数校正等场合”，而对于DC/DC高频开关电源只是实现了一些数字化的简单应用，如采用MCU提供保护、监控和通信功能。随着数字控制芯片成本的降低，数字控制也逐渐应用于DC/DC直流变换器，直接参与电源的反馈回路控制，实现了信号采样补偿和PWM调节的数字化。数字PID补偿器的设计非常关键，直接决定了电源的输出精度、动态响应等指标。近年来对DC/DC开关电源的数字补偿器的建模研究已有很多论述]，主要基于数字重设计法和直接数字设计法。数字重设计是在传统模拟电源研究方法的基础上，首先将数字电源简化为一个连续的线性系统，忽略了采样保持器效应后设计模拟补偿器，然后采用双线性近似（Tustin）、匹配零极点（MPZ）等方法对其离散化得到数字补偿器。直接数字设计是直接建立零阶保持器和被控对象的离散模型，再构建包括离散补偿器的反馈系统。数字重设计和直接数字设计法在高采样速率下设计的数字补偿器性能差别不是很大，只是在低采样速率下直接数字设计更加精确。
上传时间： 2022-06-18
上传用户：zhanglei193
超声波电源广泛应用于超声波加工、诊断、清洗等领域，其负载超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件。由于超声换能器是一种容性负载，因此换能器与发生器之间需要进行阻抗匹配才能工作在最佳状态。串联匹配能够有效滤除开关型电源输出方波存在的高次谐波成分，因此应用较为广泛。但是环境温度或元件老化等原因会导致换能器的谐振频率发生漂移，使谐振系统失谐。传统的解决办法就是频率跟踪，但是频率跟踪只能保证系统整体电压电流同频同相，由于工作频率改变了而匹配电感不变，此时换能器内部动态支路工作在非谐振状态，导致换能器功率损耗和发热，致使输出能量大幅度下降甚至停振，在实际应用中受到限制。所以，在跟踪谐振点调节逆变器开关频率的同时应改变匹配电感才能使谐振系统工作在最高效能状态。针对按固定谐振点匹配超声波换能器电感参数存在的缺点，本文应用耦合振荡法对换能器的匹配电感和耦合频率之间的关系建立数学模型，证实了匹配电感随谐振频率变化的规律。给出利用这一模型与耦合工作频率之间的关系动态选择换能器匹配电感的方法。经过分析比较，选择了基于磁通控制原理的可控电抗器作为匹配电感，通过改变电抗控制度调节电抗值。并给出了实现这一方案的电路原理和控制方法。最后本文以DSPTMS320F2812为核心设计出实现这一原理的超声波逆变电源。实验结果表明基于磁通控制的可控电抗器可以实现电抗值随电抗控制度线性无级可调，由于该电抗器输出正弦波，理论上没有谐波污染。具体采用复合控制策略，稳态时，换能器工作在DPLL锁定频率上；动态时，逐步修改匹配电抗大小，搜索输出电流的最大值，再结合DPLL锁定该频率。配合PS-PWM可实现功率连续可调。该超声波换能系统能够有效的跟随最大电流输出频率，即使频率发生漂移系统仍能保持工作在最佳状态，具有实际应用价值。
上传时间： 2022-06-18
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本设计针对目前市场上传统充电控制器对蓄电池的充放电控制不合理，同时保护也不够充分，使得蓄电池的寿命缩短这种情况，研究确定了一种基于单片机的太阳能充电控制器的方案。在太阳能对蓄电池的充放电方式、控制器的功能要求和实际应用方面做了一定分析，完成了硬件电路设计和软件编制，实现了对蓄电池的高效率管理。设计一种太阳能LED照明系统充电控制器，既能实现太阳能电池的最大功率点跟踪（MPPT）又能满足蓄电池电压限制条件和浮充特性。构建实验系统，测试表明，控制器可以根据蓄电池状态准确地在MPPT、恒压、浮充算法之间切换，MPPT充电效率较恒压充电提高约16%，该充电控制器既实现了太阳能的有效利用，又延长了蓄电池的使用寿命。在总体方案的指导下，本设计使用STMSS系列8位微控制器是STM8系列的主流微控制器产品，采用意法半导体的130纳米工艺技术和先进的内核架构，主频达到16MHz（105系列），处理能力高达20MTPS。内置EEPROM、阻容（RC）振荡器以及完整的标准外设，性价比高，STMSS指令格式和意法半导体早期的ST7系列基本类似，甚至兼容，内嵌单线仿真接口模块，支持STWM仿真，降低了开发成本；拥有多种外设，而且外设的内部结构、配置方式与意法半导体的同样是Cortex-M3内核的32位嵌入式微处理器STM32系列的MCU基本相同或者相似。另外系列芯片功耗低、功能完善、性价比高，可广泛应用在家用电器、电源控制和管理、电机控制等领域，是8位机为控制器控制系统较为理想的升级替代控制芯片"261，软件部分依据PWM（Pulse Wiath Modulation）脉宽调制控制策略，编制程序使单片机输出PMM控制信号，通过控制光电耦合器通断进而控制MOSFET管开启和关闭，达到控制蓄电池充放电的目的，同时按照功能要求实现了对蓄电池过充、过放保护和短路保护。实验表明，该控制器性能优良，可靠性高，可以时刻监视太阳能电池板和蓄电池状态，实现控制蓄电池最优充放电，达到延长蓄电池的使用寿命。
上传时间： 2022-06-19
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目前以IGBT为开关器件的串联谐振感应加热电源在大功率和高频下的研究是一个热点和难点，为弥补采用模拟电路搭建而成的控制系统的不足，对感应加热电源数字化控制研究是必然趋势。本文以串联谐振型感应加热电源为研究对象，采用T公司的TMS320F2812为控制芯片实现电源控制系统的数字化。首先分析了串联诺振型感应加热电源的负载特性和调功方式，确定了采用相控整流调功控制方式，接着分析了串联诺振逆变器在感性和容性状态下的工作过程确定了系统安全可靠的运行状态。本文设计了电源主电路参数并在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了整个系统，仿真分析了串联谱振型感应加热电源的半压启动模式及锁相环频率跟踪能力和功率调节控制。针对感应加热电源的数字控制系统，在讨论了晶闸管相控触发和锁相环的工作原理及研究现状下详细地分析了本课题基于DSP晶闸管相控脉冲数字触发和数字锁相环（DPL）的实现，得出它们各自的优越性，同时分析了感应加热电源的功率控制策略，得出了采用数字PI积分分离的控制方法。本文采用T1公司的TMS320F2812作为系统的控制芯片，搭建了控制系统的DSP外围硬件电路，分析了系统的运行过程并编写了整个控制系统的程序。最后对控制系统进行了试验，验证了理论分析的正确性和控制方案的可行性。
上传时间： 2022-06-20
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本文以感应加热电源为研究对象，阐述了感应加热电源的基本原理及其发展趋势。对感应加热电源常用的两种拓扑结构-电流型逆变器和电压型逆变器做了比较分析，并分析了感应加热电源的各种调功方式。在对比几种功率调节方式的基础上，得出在整流侧调功有利于高频感应加热电源频率和功率的提高的结论，选择了不控整流加软斩波器调功的感应加热电源作为研究对象，针对传统硬斩波调功式感应加热电源功率损耗大的缺点，采用软斩波调功方式，设计了一种零电流开关准诺振变换器ZCS-QRCs（Zero-current-switching-Quasi-resonant）倍频式串联 振高频感应加热电源。介绍了该软斩波调功器的组成结构及其工作原理，通过仿真和实验的方法研究了该软斩波器的性能，从而得出该软斩波器非常适合大功率高频感应加热电源应用场合的结论。同时设计了功率闭环控制系统和PI功率调节器，将感应加热电源的功率控制问题转化为Buck斩波器的电压控制问题。针对目前IGBT器件频率较低的实际情况，本文提出了一种新的逆变拓扑-通过IGBT的并联来实现倍频，从而在保证感应加热电源大功率的前提下提高了其工作频率，并在分析其工作原理的基础上进行了仿真，验证了理论分析的正确性，达到了预期的效果。另外，本文还设计了数字锁相环（DPLL），使逆变器始终保持在功率因数近似为1的状态下工作，实现电源的高效运行。最后，分析并设计了1GBT的缓冲吸收电路。本文第五章设计了一台150kHz，10KW的倍频式感应加热电源实验样机，其中斩波器频率为20kHz，逆变器工作频率为150kHz（每个IGBT工作频率为75kHz），控制孩心采用TI公司的TMS320F2812 DSP控制芯片，简化了系统结构。实验结果表明，该倍频式感应加热电源实现了斩波器和逆变器功率器件的软开关，有效的减小了开关损耗，并实现了数字化，提高了整机效率。文章给出了整机的结构设计，直流斩波部分控制框图，逆变控制框图，驱动电路的设计和保护电路的设计。同时，给出了关键电路的仿真和实验波形。
上传时间： 2022-06-22
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2009年上半年统计中，计算机类、消费类、网络通信类三大领域仍然占中国电源管理芯片市场近80%的市场份额，其中网络通信类市场最大，其市场份额都超过了30%。开关稳压器和低电压功率MOSFET将在未来五年内快速增长.ISuppli公司预测最强劲的增长将发生在数据处理领域，预计该领域的复合年增长率将达10%，未来五年将推动电源管理增长的市场将包括笔记本电脑（复合年增长18.7%）液晶显示器/等离子（PDP）电视（复合年增长19.8%）、汽车安全与控制（复合年增长13.3%）和移动基础设施设备与家用电器（增长9.5%）对于产品类型的发展，未来电源管理芯片PMU（复合产品）的市场份额将会有所提高，尤其在便携设备中，PMU的发展将会更加快速.PMU与LDO和DC/DC这些单一功能产品不同，它可能同时集成多个LDO，DCIDC和充电管理等功能，在应用中往往相当于一个ASSP（专用标准产品），虽然不能完全解决某类设备的电源管理需求，但是能够满足一些相对通用的电源转换需求，例如手机应用的PMU可能同时处理手机平台下的LCD供电、存储器供电、摄像头供电、基带处理器供电、USB接口以及电池充电管理等问题，这样只需要再加上其它少量电源管理器件就可以解决整个手机的供电问题.LDO和DC/DC产品无疑是应用最大的两类产品，不过对于多数LDO和中低端DCIDC产品来说，由于进入门槛相对较低以及参与竞争厂商众多，未来价格还可能进一步下降".
上传时间： 2022-06-23
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论文首先论述了线性稳压电源的基本原理，以此为基础对系统设计进行整体考虑，构建了系统整体架构，并制定了芯片的设计指标。利用小信号分析的方法对系统稳定性进行了分析讨论，根据系统稳定性原理，采用电容反馈补偿措施以确保系统稳定可靠根据设计指标，论文详细设计了芯片内部电路模块，包括：带隙基准电压源、误差放大器、过热保护、过流保护和使能电路等，通过综合比较晶体管的性能，确定调整管的类型，在基准电生源设计中，采用了电流相加的新型电路结构，使输出基准电压不仅具有良好的温度特性和电源电压抑制特性，而且克服了传统电路结构电压基准源的输出电压不能改变的缺点，提高了模块的可移植性，并充分考虑了低电压低功耗设计；在过热保护电路设计中，采用温度迟滞系统，克服了单温度保护点电路易受温度变化误触动的缺点。借助Cadence Spectre仿真软件完成仿真验证，实验结果表明，该系统在正常工作时，能得到3V稳定的输出电压，压降仪为150mv；在1K时电源抑制比为65.55dB，在10K时电源抑制比为50dB：在温度范围（-30℃-90℃）内系统能保持良好的稳定性，达到了设计要求，并完成了主要电路模块的版图设计与验证。
上传时间： 2022-06-23
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负载的多样化，特别是负载功率的多变性，以及人们对设备成本投入的最低化和阶段化，需要适用面更广，稳定性更高，还需要具备冗余性和可扩容性的电源与之相适应。这些都对传统的集中式电源提出了挑战，随着模块化分布式电源的技术发展，模块电源系统已成为现在和未来电源的发展趋势。本文以220V交流输入，42V-58V直流输出的AC/DC型模块电源单元为研究对象，选用PFC+LLC谐振回路为主电路拓扑。首先介绍了PFC主电路和控制芯片，给出主要参数的设计，并介绍PFC电路的保护和延时电路；然后分析LLC谐振变换器的工作原理，讨论LLC谐振变换器的主要特性，给出主要参数的设计，并介绍了LLC谐振变换器的控制方案和控制芯片，再次介绍了均流控制方法，重点研究分析了最大电流均流法和限流最大电流均流控制，提出了非选择性共同控制模式和选择性控制模式两种均流控制方案。最后设计制作220V交流输入，输出功率3kW的模块电源，并进行了不同谐振频率（40kHz1与100kHz）以及不同电路布局下的对比试验研究，以谐振频率为100kHz的模块电源为例，进行了并机均流试验研究，给出了试验波形和结果。通过对试验结果的分析，验证了设计的可行性。最后分析了不足之处以及今后可能的改进方向。
上传时间： 2022-07-09
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SG3525 是一种应用广泛的PWM 集成控制芯片, 在介绍SG3525 的功能特点以及 IGBT 驱动模块的基础上, 详细阐述了基于SG3525 为控制核心的大功率开关电源的设计。该电源主电路采用半桥式逆变电路, 应用反馈手段和脉冲调制技术实现电压的稳定输出。最后, 给出了试验结果。试验表明, 该电源具有良好的性能。随着电子技术的高速发展, 电子设备的种类与日俱增。任何电子设备都离不开可靠的供电电源, 对电源供电质量的要求也越来越高, 而开关电源在效率、重量、体积等方面相对于传统的晶体管线性电源具有显著优势。正是由于开关电源的这些特点, 它在新兴的电子设备中得到广泛应用, 已逐渐取代了连续控制式的线性电源。
上传时间： 2022-07-12
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移相全桥软开关PWM变换器是直流电源实现高频化的理想拓扑之一，尤其在中大功率场合应用十分广泛。实现全桥变换器移相PWM控制的传统方法是通过采用专用集成控制芯片（UC3875、UCC3895等）来调节变换器前后臂间的导通相位差，以实现PWM模拟控制四。相对于模拟控制，数字控制由于具有集成度高、控制灵活、设计延续性好、易于实现通讯等优点而在电力电子领域得到应用。近年来，随着数字信号处理技术日趋成熟，各种微控制器性价比的不断提高，采用数字控制已成为中大功率开关电源的发展趋势问。本文采用一种在变压器原边增加一个谐振电感和两个钳位二极管的全桥变换器作为主电路，利用TI公司最新一款专注于电源数字控制的DSP微控制器对其进行峰值电流模式数字移相控制，完成了一台1.2kW（120V/10A）的样机。
标签： tms320f28027 dc/dc变换器
上传时间： 2022-07-17
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