基于DSP和FPGA的數(shù)字化開關(guān)電源的研究和設(shè)計.pdf

1、開關(guān)電源是先將交流電整流成直流電，再將直流電逆變成交流電后再整流輸出所需要的直流電。開關(guān)電源向小型化、智能化和集成化方向發(fā)展將是未來的主要趨勢。
　　本論文采用一種運算速度和精度高的微處理器DSP為數(shù)字控制系統(tǒng)的核心，構(gòu)成數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器，即利用微處理器的數(shù)字信號對電源電路進行有效控制的技術(shù)。采用此技術(shù)電路具有以下特點:精度高、可靠性高、靈活性大、易于大規(guī)模集成、可獲得高性能指標(biāo)。
　　論文對所設(shè)計的數(shù)字化開關(guān)電源進行了硬

2、件和軟件的具體的設(shè)計，通過測試證明該方案由于采用了PID調(diào)節(jié)器保證了電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，快速性和準(zhǔn)確性，使系統(tǒng)電路設(shè)計更簡單，通用性更強。
　　論文首先分析了目前開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，確定了研究基于DSP和FPGA的數(shù)字化開關(guān)電源的重要意義，并從數(shù)字化開關(guān)電源的總體方案到設(shè)計框圖，與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了比較，分析優(yōu)劣。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電壓和電流反饋信號做PID算法調(diào)節(jié)，采用專用脈寬調(diào)制芯片實現(xiàn)控制。電壓和電流的給定信號取自單片機或

3、電位器提供，電壓和電流的反饋信號由主回路的取樣電路采集，這樣使得電路的精度和通用性都會降低，電路也更為復(fù)雜，成本增高。本文采用DSP和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，再通過PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器反饋信號，用以控制主回路。
　　為了保證電源有較高的穩(wěn)壓精度，A/D轉(zhuǎn)換器必須采用高速采樣，為了完成高速采樣會產(chǎn)生龐大的運算量，整個系統(tǒng)的核心為基于DSP和FPGA技術(shù)的數(shù)據(jù)處理算法，其采樣和運算速度快，功能強大，使得主回路的

4、實時反應(yīng)能力增強。硬件主要由DSP板和ADC板組成，ADC板主要負(fù)責(zé)電壓電流信號的采集和A/D轉(zhuǎn)換，且采用FPGA技術(shù)來控制ADC，這樣就避免了高速采樣造成了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP板又將讀到的ADC采樣的反饋信號做PID調(diào)節(jié)，并產(chǎn)生脈寬調(diào)制波來控制開關(guān)速率，從而達到調(diào)整電壓和電流的目的，使系統(tǒng)穩(wěn)定。
　　最后，對比測試了論文所設(shè)計的數(shù)字化開關(guān)電源和傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源。測試結(jié)果證明該數(shù)字化開關(guān)電源精度高，運行穩(wěn)定，且具有便于集成化、小