基于DSP的反激式数字开关电源的设计与研究

论文摘要

开关电源具有体积小、效率高的优越性,在微型计算机、家用电器、通讯电源等领域中得到广泛应用。采用模拟控制方式的开关电源存在参数温度漂移、抗干扰能力差、可配置性不强等缺点。随着微电子技术的发展,开关电源的数字化设计已成为开关电源的研究热点。本文研究与开发了一种基于DSP的反激式数字开关电源,阐述了开关电源的基本原理,应用状态开关平均法建立其大信号模型。在此基础上,结合设计指标,详细探讨了基本参数的选取原则,如滤波电容、开关应力、高频变压器、吸收电路结构和参数,这是开发出满足用户需求且具备较高性价比产品的重要环节。在硬件方面,为了保证输出性能优越和隔离要求,应用高精度线性光耦设计了输出电压采样电路；为了系统安全可靠的运行,设计了温度检测环节,防止器件过温失效；为了调试和应用的方便,开发了基于LCD的友好人机接口。在控制策略方面,为了保证系统的动态性能和鲁棒性,本设计采用模糊PID控制算法,在系统小信号模型的基础上,设计了模糊规则表,利用查表法选取参数,减小了算法的复杂度。为了克服开关干扰,设计了EMI滤波器,同时对系统抗干扰设计也进行了详细的阐述。仿真和实验结果表明,所设计的反激式数字开关电源的模糊PID控制器极大的改善了系统的动态响应,降低了系统输出电压纹波。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 开关电源的发展及趋势
• 1.3 开关电源存在的问题、研究重点及技术要点
• 1.4 开关电源数字化研究现状
• 1.5 本文主要研究内容及章节安排
• 第2章 开关电源设计的技术基础
• 2.1 开关电源概述
• 2.1.1 开关电源的基本组成
• 2.1.2 DC-DC开关电源电路常用拓扑结构
• 2.2 开关电源的模拟控制方法
• 2.3 开关电源的数字控制方法
• 2.3.1 开关电源数字控制的优势
• 2.3.2 开关电源数字控制的实现方式
• 2.4 开关电源的控制算法
• 2.4.1 PID控制算法
• 2.4.2 模糊PID控制算法
• 2.4.3 控制算法的选择
• 2.5 TMS320F2812简介
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于DSP的反激式数字开关电源的总体设计
• 3.1 系统性能指标
• 3.2 系统的硬件设计
• 3.2.1 系统硬件方案设计
• 3.2.2 输出电压检测电路设计
• 3.2.3 电流检测电路
• 3.2.4 驱动电路设计
• 3.2.5 温度检测电路
• 3.2.6 液晶显示模块接口
• 3.2.7 EMI滤波器
• 3.2.8 抗干扰措施
• 3.3 系统软件设计
• 3.3.1 系统软件设计方案
• 3.3.2 主程序设计
• 3.3.3 A/D中断子程序
• 3.3.4 辅助功能模块子程序设计
• 3.3.5 系统软件抗干扰措施
• 3.4 本章总结
• 第4章 系统仿真及实验结果
• 4.1 系统参数设计
• 4.1.1 变压器参数设计
• 4.1.2 吸收与钳位电路参数设计
• 4.2 模糊PID控制器的结构
• 4.3 MATLAB仿真平台
• 4.4 仿真实验及结果
• 4.5 实验结果
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果