基于单片机的PWM功率放大器研究

发布时间：2024-04-20 16:45

　　针对目前PWM功率放大器模块化、轻量化的发展要求,文中基于单片机STC12C5A60S2设计并实现了一款PWM功率放大器(电流型)。该设计借助了单片机内部的PWM和A/D模块,利用离散PI控制器实现了电流的精确、快速、稳定控制,并具备低成本、高可靠性、集成度高,电路简单等优势。借助Simulink仿真软件,文中对不同电平控制策略下的电流纹波进行了测试,最终选用了三电平控制策略对功率放大器进行电流控制。实验结果表明,三电平控制策略可以实现对该功率放大器进行有效控制,使该功率放大器具备较低的输出电流纹波和较高的动态性能,同时能够满足目前对功率放大器设计的要求。

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【部分图文】：

图8动态激励测试图

为了满足PWM功率放大器模块化、轻量化的发展要求，并能够对电流进行精确、快速和稳定的控制，本文基于单片机STC12C5A60S2，设计并实现了一款PWM功率放大器（电流型）。该设计主要采用了单片机内部的PWM和A/D模块，因此具有成本较低、可靠性较高，电路简单等优势。实验测试结果....

图1本文选用的半桥电路结构示意图

如图1所示，即为本文PWM功率放大器的拓扑结构[9]。该结构为半桥电路结构，主要囊括了功率场效应晶体管、电磁线圈以及功率续流二极管等，具有如下优势：首先相比于全桥结构，半桥结构在使用隔离电源对功率场效应晶体管进行驱动时可以减少两路隔离电源；其次，全桥结构在T3(T4）或者T1(T....

图2本文设计的隔离驱动电路示意图

当选用两电平控制策略时，其电流在一个周期T内只存在上升和下降的状态。相应的，电流上升和下降的线圈电流表达式可分别表示为[14-15]:式中的UD和UT分别代表的是续流二极管与功率场效应晶体管的导通压降。因此，在两电平控制策略下，输出电流纹波可近似为：

图3三电平控制策略下的电流波形情况示意图

当选用三电平控制策略时，实际是在两电平的情况下附加了一个电流续流状态，如图3所示。在三电平控制策略下，电流上升和下降的线圈电流表达式与式（1）相同，只需考虑电流续流时线圈中的电流表达式：

本文编号：3959693