基于DSP 的高精度开关电源的实现

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1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于DSP的高精度开关电源的实现谢万新贾少锐李丽宏马永强（河北工程学院信息与电气工程学院，河北邯郸056038）摘要：系统为反激式开关电源，采用脉宽调制（PWM）式控制方式：固定开关频率，通过改变脉冲宽度改变占空比。利用体积很小的高频变压器实现电压变换及电网的隔离。稳压控制采用DSP实现.系统根据反馈电压及时改变输出PWM波形占空比，使输出电压保持稳定。关键词：开关电源脉宽调制反馈DSP中图分类号：TP212文献

2、标识码：A引言电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及系[1]统能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源分为线形电源和开关电源两大类。其中开关电源SMPS（SwitchModePowerSupply）又被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向。它的关键元器件工作在高频开关状态，耗能很低，电源效率可达70%—90%。它利用体积很小的高频变压器实现电压变换及电网的隔离，不仅了去掉笨重的工频变压器，还可采用体积较小的滤波器件和散热器件，这就为研究开发高效率、高密度、高可靠性、体积小、

3、重量轻的开关电源奠定了基础。目前，正在克服的困难主要有：①研制效率更高、体积更小、重量更轻的开关变压器或通过别的途径取代开关变压器，以满足电子仪器和设备微小型化的需要；②进一步研制适应高频率工作的有关电路元器件；③降低由于交变电压和电流通过电路中元件产生的较强的尖峰干扰和谐振干扰。1脉宽调制式开关电源的基本工作原理目前生产的开关电源大多采用脉宽调制方式，少数采用脉冲频率调制或混合调制方式。脉宽调制开关电源的基本原理如图1.1所示。交流220V输入电压经整流滤波后变成直流电压UI，再由功率开关管MOSFET（或VT）斩波、高频

4、变压器T降压，得到高频矩形波电压，最后通过输出整流滤波器VD、C2，获得所需的直流输出电压Uo。脉宽调制器是这类开关电源的核心，它能产生频率固定而脉宽可调的驱动信号，控制功率开关管的通断状态，来调节输出电压的高低，达到稳压目的。锯齿波发生器提供时钟信号。利用误差放大器和PWM比较器构成闭环调节系统，假如由于某种原因致使Uo下降，脉宽调制器就改变驱动信号的脉冲宽度，亦即改变占空比D，使斩波后的平均值电压升高，导致Uo升高。反之亦然。1VDBRT220V4250HzC1C23MOSFET（或VT）PWM误差脉宽调比较器放大器制器

5、（PWM）锯齿波基准发生器电压原http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛图1.1脉宽调制式开关电源的基本工作原理2高精度开关电源的DSP实现2.1系统设计框图设计目标：●输入电压：220V/50Hz交流电●输出电压：+12V高精度直流电压设计框图：交流电源直流整流桥高频变压器滤波电路220V/50Hz输出+12V过压保护功率开关管PWM发生器反馈电路误差比较DSP控制CPU处理基准值采样值A/D转换器DSP电源基准电压图2.1开关电源DSP实现设计框图

6、2.2系统实现电路原理图[2][3]DSP采用的是TMS320F240芯片实现，根据上述分析，系统采用高频变压器实现电压转换和电网隔离，利用配TL431的精密光耦反馈电路对输出电压进行监测，及时的送入DSP进行处理，维持输出电压稳定。系统实现电路原理图如图2.2所示。C12R512A600V470pF3.3uH直流高压BRUOUIL342VD2C9C10C1112V直流输出C8680uF680uF100uFNs4.7uFR1VDz2Np339K初级P6KE200嵌位电路R4VD347NF共模扼流圈C13C7L1100uF高频

7、变压器VD1R2UF4005C1VDz21K0.22uF光耦合器400V3.15AIC2FUR7MOSFET15K功率开关管ISP817CLR10220V交流电VD438.3KA/D转换基准电压源NVccDIODEVinVoutVREFHI基准电压R8PWM波形反1KVT2PWMREFLOVccC14VCCA馈10uFVSSA反馈电压C15R9UF电L1ADC214.7K47uF22uHVccMAX877OSCBYPKXTAL115VccC5路820pFC22R3TL43122uF6Vcc1K8MA6R11C6R6C1610

8、K20pF47uFXTAL2C343100uFPORESETTMS320F240NOT1NOT2C4DSP控制模块DSP工作电源模块47uFhttp://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛图2.2开关电源DSP实现电路原理图