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基于DSP的高压电源的设计原理分析

作者:时间:2012-08-23来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/257278.htm

图3为控制电路示意图。A/D转换模块采用AD652将由分压器采集的电压信号转换成频率信号,通过光纤传给进行计算。通过计脉冲个数的方式计算采集电压值,对采集的电压进行简单数字滤波处理,防止引入干扰。然后以此电压为依据用数字PI控制策略计算前后桥臂的相位差,通过PWM输出控制信号,同时将采集的电压通过显示器显示。的运行状况和输出电压通过键盘来控制。送至逆变环节和Buck电路的驱动信号必须经过驱动保护电路,其目的是一方面将5路驱动信号隔离并滤波放大,另一方面当逆变环节和Buck电路产生过流短路或温度过高等故障时,能够及时产生可靠的故障信号,通知DSP停止发送驱动脉冲。



  为了使控制电路尽量避免受高电压功率部分的影响,要求控制电路与驱动电路隔离。这里采用高速光耦TLP250作为隔离。图4为1路开关管的驱动电路,其他4路类似。


  反馈回路中对输出电压信号的取样,采用在输出端并联电阻,再通过电阻串联衰减的方法实现电压经隔离反馈至DSP,通过DSP程序控制输出PWM波的占空比,进而调节输出电压,达到稳压的目的。

  过流保护采用电流互感器作为电流检测元件,其具有足够快的响应速度,能够在开关管允许的过流时间内将其关断,起到保护作用。过流保护信号经分压、滤波后加至电压比较器的同相输入端,如图5所示。当同相输入端过流检测信号比反相输入端参考电平高时,比较器输出高电平,使VD2从原来的反向偏置状态转变为正向导通,并将同相端电位提升为高电平,使电压比较器一直稳定输出高电平。同时,该过流信号还送到DSP内,通过程序中断来控制PWM输出,起到保护作用。


  4 软件设计

  该设计由DSP进行控制,DSP产生的5路PWM波,1路用于前级Buck电路调压,另外4路用于高频逆变。采样反馈电路将每级输出反馈回DSP,通过与设定电压比较来控制PWM输出的变化。该设计程序流程图如图6所示。


  5 实验结果与分析

  供电输入为220 V二相交流电,整流后母线电压约为300 V,功率管为2MBI100N-060型IGBT,最大耐压600 V,最大电流100A。滤波电感约为1 mH,电容为560μF/1 kV,后级高压侧谐振电感L=300μH,谐振电容C≈1μF,工作频率约为19 kHz,最大谐振电流30 A。经取样电阻取样后得到图7所示结果。


  6 结论

  该设计提出了一种设计高压的新思路,并且进行了大量实验。实验结果表明,用Buck电路做前级调压,用DSP对5个开关管进行控制是可行的,并且实验效果比用SG3525要好很多,而且该系统的体积大大减小,电路结构简单清晰,调压响应平稳、快速;输出电压稳定度高,纹波系数小,电路抗干扰能力强;完全能满足X射线管的要求,而且有望实现高压电源的嵌入式应用。

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关键词: DSP 电源 芯片 控制器

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