基于DSP的大功率数字电源的设计与实现

发布时间：2017-06-13 22:08

  本文关键词：基于DSP的大功率数字电源的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会经济的发展,电气设备的应用已经伸入到我们生活的各个角落,电气设备都有一个必不可少的供电装置——电源模块。电源主要分为模拟电源与数字电源,相比于模拟电源,数字电源有着独特的优点：转换效率高,体积小,输出稳定,集成度高,温度漂移低等优点。因此,有必要对数字电源进行研究。本文针对项目实际需求,设计了一个输出恒压可调的大功率数字电源。针对目前市场上的数字电源优点及发展状况,本文分析了数字电源的基本框图与基本原理,经过一系列的综合考虑,决定选用TI (Texas Instrument)公司的TMS320F2812作为本项目的主控芯片,采用经典的PID算法作为软件设计中主要算法,结合模拟电路中的半桥式拓扑结构实现电源的恒压输出。本文的主要内容有：首先提出了基于DSP的大功率数字电源的基本参数,将半桥式拓扑结构作为数字电源的DC/DC变换器。本文设计的基于DSP的大功率数字电源主要分为三部分：数字电源的硬件设计,数字电源的软件设计,数字电源的测试。其中数字电源的硬件设计主要是：输入保护电路的设计,EMI电路的设计,半桥式拓扑结构的设计,输出整流滤波电路的设计及主控芯片相关外围电路的设计。数字电源的软件设计主要是：主程序的设计,PID算法的程序设计及串口通信程序。论文最后对大功率数字电源进行了测试。首先对各个模块进行了单独测试。保证模块能正常工作后,接着对数字电源的整个系统的参数进行了测试。经过测试,大功率数字电源能满足最初的基本设计要求。
【关键词】：数字电源 半桥式拓扑结构 PID算法 TMS320F2812芯片
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 数字电源的概述10-11
• 1.1.1 数字电源与线性电源的比较10-11
• 1.1.2 数字电源的智能控制11
• 1.2 数字电源的主要技术11-13
• 1.3 数字电源的发展趋势13
• 1.4 课题研究的背景及意义13-14
• 1.5 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 大功率数字电源的总体设计15-30
• 2.1 大功率数字电源的技术指标15
• 2.2 大功率数字电源的基本原理15-17
• 2.3 大功率数字电源的DC-DC变换器拓扑结构的选择17-25
• 2.3.1 升压型拓扑结构18-19
• 2.3.2 降压型拓扑结构19-20
• 2.3.3 单端反激式拓扑结构20
• 2.3.4 单端正激式拓扑结构20-21
• 2.3.5 推挽式开关拓扑结构21-22
• 2.3.6 全桥式开关拓扑结构22-23
• 2.3.7 半桥式开关拓扑结构23-25
• 2.3.8 主电路拓扑结构的最终选择25
• 2.4 大功率数字电源的主控芯片的选择25-27
• 2.5 大功率数字电源的控制算法的选择27-28
• 2.6 大功率数字电源的控制方式28-29
• 2.6.1 电压模式控制方式28-29
• 2.6.2 电流模式控制方式29
• 2.7 本章小结29-30
• 第3章 大功率数字电源的硬件设计30-47
• 3.1 控制电路设计30-34
• 3.1.1 DSP控制系统的设计30-31
• 3.1.2 复位电路的设计31-32
• 3.1.3 JTAG接口电路的设计32
• 3.1.4 时钟电路的设计32
• 3.1.5 显示电路的设计32-33
• 3.1.6 通信电路的设计33-34
• 3.2 大功率数字电源输入保护电路的设计34-36
• 3.2.1 输入保护电路中熔丝管选取34-35
• 3.2.2 输入保护电路中压敏电阻器的选取35-36
• 3.2.3 输入保护电路中热敏电阻器的选取36
• 3.3 大功率数字电源EMI滤波器的设计36-38
• 3.4 大功率数字电源主电路的设计38-42
• 3.4.1 整流桥中二极管的选择38
• 3.4.2 主电路中抗不平衡电容的选取38-39
• 3.4.3 主电路中开关功率管的选取39-40
• 3.4.4 主电路中输出整流二极管的选取40
• 3.4.5 主电路中驱动功率开关电路的设计40-42
• 3.5 大功率数字电源的高频变压器设计42-45
• 3.5.1 磁芯材料与磁芯面积AP的确定42-44
• 3.5.2 高频变压器线径大小的确定44-45
• 3.6 大功率数字电源的PCB设计注意事项45-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第4章 大功率数字电源的软件设计47-57
• 4.1 控制系统开发环境的介绍47-48
• 4.2 程序的设计48-51
• 4.2.1 主程序的设计48-49
• 4.2.2 ADC程序设计49-50
• 4.2.3 定时器上溢中断程序设计50-51
• 4.3 PID的程序设计51-54
• 4.3.1 PID算法的差分表述51-52
• 4.3.2 PID算法的改进52-54
• 4.4 通信模块程序设计54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 大功率数字电源的测试与分析57-64
• 5.1 大功率数字电源的基本调试57-58
• 5.2 系统各功能模块调试58-63
• 5.3 本章小结63-64
• 总结与展望64-66
• 1、总结64-65
• 2、展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录70

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