基于DSP和FPGA的数字化开关电源的研究和设计

发布时间：2018-06-09 17:19

本文选题：数字化开关电源 + PID　；参考：《西南交通大学》2014年硕士论文

【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,A/D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目的,使系统稳定。最后,对比测试了论文所设计的数字化开关电源和传统的模拟开关电源。测试结果证明该数字化开关电源精度高,运行稳定,且具有便于集成化、小型化的特点,有着很好地实用价值和广阔的发展前景。
[Abstract]:In order to ensure the stability , speediness and accuracy of the power supply system , a digital PID regulator is used to control the power supply circuit .
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN86

【参考文献】