基于dsp和fpga的数字化开关电源的研究和设计

《基于dsp和fpga的数字化开关电源的研究和设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据国内图书分类号：TM855国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级三Q二二级姓名直雪韭申请学位级别工猩亟±专业电氢工程指导老师萱堡江二。一四年七月万方数据ClassifiedIndex：TM855U．D．C：621_3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisTheresearchanddesignofthedigitalswitchingpowersupplybasedonDSP＆FPGAGrade：2011Candidate：GaoX

2、uefeiAcademicDegreeAppliedfor：MarsterDegreeofEngineeringSpeciality：E1ectricalEngineeringSupervisor：AssociateProfessor．BaojiangCaoJuly．2014万方数据西南交通大学学位论文版权使用授权书IIIIIIIIIIIIIIIIIlllIIIIIIJY2813435本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅

3、。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书：2．不保密∥使用本授权书。(请在以上方框内打·‘、／”)学位论文作者签名：指导老师签名：日期：劢．f妒．7、，护日期：劲I啦7．f护万方数据西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：l、论文对基于DSP和FPGA的数字化开关电源系统和电路进行了具体的设计，通过测试证明该方案由于采用了PID调节器解决

4、了自动控制理论所要解决的最基本的问题，即系统的稳定性，快速性和准确性，使系统电路设计更简单，通用性更强。2、全面测试数字化电源的与模拟电源的精准度，本系统测试所设计电源为15A／SV规格。对于模拟电源而言，中间段精度较高误差在干分之一下，低端和高端误差较大；数字电源全面覆盖的精度较高而且误差是线性的，误差在万分之五以下。3、本论文采用主控器DSP2812是32位的高性能处理器，其主频可达到150M。可以保证系统更加趋于稳定，精度更高。利用FPGA进行了高频采样，使数字信号准确度提高以减小误差，实现了连续控制。本人郑重声

5、明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文储虢协释日期：矽f9．7．tO万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要开关电源是先将交流电整流成直流电，再将直流电逆变成交流电后再整流输出所需要的直流电。开关电源向小型化、智能化和集成化方向发展将是未来的主要趋势。本论文采用一种运算速度和精度

6、高的微处理器DSP为数字控制系统的核心，构成数字化PID调节器，即利用微处理器的数字信号对电源电路进行有效控制的技术。采用此技术电路具有以下特点：精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可获得高性能指标。论文对所设计的数字化开关电源进行了硬件和软件的具体的设计，通过测试证明该方案由于采用了PID调节器保证了电源系统的稳定性，快速性和准确性，使系统电路设计更简单，通用性更强。论文首先分析了目前开关电源发展的现状，确定了研究基于DSP和FPGA的数字化开关电源的重要意义，并从数字化开关电源的总体方案到设计框图，与传统的

7、开关电源做了比较，分析优劣。传统的模拟开关电源是将电压和电流反馈信号做PID算法调节，采用专用脉宽调制芯片实现控制。电压和电流的给定信号取自单片机或电位器提供，电压和电流的反馈信号由主回路的取样电路采集，这样使得电路的精度和通用性都会降低，电路也更为复杂，成本增高。本文采用DSP和FPGA技术来做数字化PID调节，再通过PID算法产生PWM波来控制斩波器反馈信号，用以控制主回路。为了保证电源有较高的稳压精度，AdD转换器必须采用高速采样，为了完成高速采样会产生庞大的运算量，整个系统的核心为基于DSP和FPGA技术的数据

8、处理算法，其采样和运算速度快，功能强大，使得主回路的实时反应能力增强。硬件主要由DSP板和ADC板组成，ADC板主要负责电压电流信号的采集和A／D转换，且采用FPGA技术来控制ADC，这样就避免了高速采样造成了DSP的负担。DSP板又将读到的ADC采样的反馈信号做PID调节，并产生脉宽调制波来控制开关速率，从而达到调整电压和电流的