基于dsp的本质安全型数字开关电源的设计

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1、基于DSP的本质安全型数字开关电源的设计DesignonIntrinsicallySafeDigitalSwitchingPowerSupplyBasedonDSP安琪ANQi曰曹会启CAOHui-qi(黑龙江科技大学，哈尔滨150000)(HeilongjiangUniversityofScienceandTechnoledge,Harbin150000，China)摘要院木文对木质安全开关电源的放电特性进行了分析，以此为理论依据针对矿井易燃易爆的特殊环境设计了一种基于DSP的木质安全型数字开关电源。Abstract:Thepaperanalyzedth

2、edischargecharacteristicsofintrinsicallysafeswitchingpowersupply.Asatheoreticalfoundation,ithelpedmedesigndigitalintrinsicallysafepowersupplybasedonDSPwhichworksinmine-onexplosiveenvironment.关键词院木质安全；开关电源；DSP；数字控制Keywords:intrinsicsafety；switchingpowersupply;DSP；digitalcontrol中图分类

3、号院TN86文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)02-0051-020引言木质安全型开关电源在正常工作以及发生故障的情况下，所产生的电火花和热效应均不足以引燃矿并环境中存在的可燃性气体；电源中木质安全电路和非木质安全电路之间要有可靠的电气隔离；木质安全型开关电源要含多重的限能保护电路。为此木文设计一种基于DSP的木质安全型数字电源(下文简称木安电源)。1木安电源放电特性分析电路主要包括电阻性、电容性、电感性三种形式,三种电路的放电特性各不相同。在研究木安电源设计时，必须了解电容性电路放电的全过程，弄清电路放电规律[2][3]，图1为电容性

4、电路实验原理图。木安电源电路主要由输入整流滤波电路、DC/DC变换器、二级过流保护电路以及二级过压保护电路组成。当127V交流电通过整流滤波电路转化为直流电后，由DC/DC变换器将整流后的直流电压变换为24V直流电压，所输出的直流电压经过第二级过流过压保护电路［4】进行限能保护，最终实现本质安全直流输出。其中控制DC/DC变换器的PWM信号由DSP数字控制芯片发出，同时DSP芯片本身具有过压过流保护功能。3本安电源电路硬件设计3.1本安电源主回路的设计本安电源主回路采用反激式拓扑结构，选用DSP芯片TMS320F2812作为控制芯片，由芯片发出PWM信号，

5、经驱动电路光耦TLP250放大控制变换电路中幵关管01的通断，并通过对电流、电压信号的采集反馈来调节PWM信号，该电源主冋路的原理如图3所整流滤波后电流直接送给变压器T1原边，图3中C1和R5构成吸收回路，可在Q1关断时吸收由高频变压器初级漏感产生的尖峰电压，保护Q1不受损坏,平滑直流信号，旁路可能存在的高频信号；R4、R6为过流检测电阻，检测电压输入到TMS320F2812中来控制输出矩形波；次级绕组输出经过二极管D3整流以及电容器C2的滤波后，通过采样电阻R1O,R11分压，与TL431内部基准2.5V比较，将误差电压送入光耦，再通过光耦的导通能力来控

6、制PWM芯片TMS320F2812进而来控制开关管导通和关断的吋间从而实现恒流。此外，采样电阻R12,R13分压与TL431内部基准2.5V比较，将误差电压送入光耦，再通过光耦的导通能力将信号反馈到PWM芯片TMS320F2812进而来控制幵关管导通和关断的吋间，从而实现恒压。3.2二级过流过压保护电路的设计根据对本质安全电路的要求，在电源主电路的输出端要设计第二级过流保护电路。并且在过流保护电路后接上三端稳压器，这样可使过流保护电路的输出端能够输出稳定直流电。如果在电源电路工作时，由于元器件损坏而使电路出现故障导致输出的电压超过规定值，输出电压就会迅速升

7、高，这种情况可能会造成很大的损失，因此在电路中要加入第二级过压保护电路，常用的是晶闸管短路保护。图4为二级过流过压保护电路原理图。图4(a)为二级过流保护电路，当输入进来的电流小于所设限流I吋，电阻R17上的电压小于Q4的幵启电压，这吋Q4工作在截止状态。电阻R16将输入电压分压，使Q2的源极S和栅极G之间产生足够的电压差，这样便可使Q2导通，这吋过流保护电路正常工作。当输入进来的电流比所设限流I大吋，电阻R17上的电压比Q4上的幵启电压要大，这吋Q4是工作在导通状态的。此时输入电压直接加在Q2的栅极G上，Q2的源极S和栅极G的基本无电压差，这样便可使Q2

8、截止，导致电路断开，使电路工作在保护状态，Q2和Q3功能相同，给电