CN204597791U - 一种基于dsp的数字开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于DSP的数字开关电源，它涉及开关电源技术领域。它包括EMC模块、PFC模块、功率变换模块、输出端整流滤波电路、DSP控制模块、OLED显示模块、键盘和辅助电源模块，EMC模块、PFC模块、功率变换模块、输出端整流滤波电路依次连接，输出端整流滤波电路通过低通滤波器与DSP控制模块连接，DSP控制模块分别接OLED显示模块、键盘，DSP控制模块通过驱动电路分别与PFC模块、功率变换模块连接。本实用新型实现了功率电源模块化、集成化、小型化，提高了电源工作效率，瞬时响应、控制精度、稳定性和可靠性。

Description

一种基于DSP的数字开关电源

技术领域

本实用新型涉及的是开关电源技术领域，具体涉及一种基于DSP的数字开关电源。

背景技术

20世纪50年代初期，美国国家宇航局为了让火箭技术中的电源实现高功率密度、高效率、轻重量，从而研发了开关电源，在几十年的发展历程中，开关电源以其优异的性能以及低廉的成本而受到人们的喜爱，与此同时，传统的线性稳压电源已经逐步退出人们的视线，上世纪80年代，计算机电源全面实现了开关电源使用，并制定了相应行业标准，而后的十多年时间里各个行业也认识到开关电源的巨大优点,使得开关电源在电子、电气设备、家电等行业得到了极其广泛的应用，开关电源至此进入了快速发展阶段。

近年来，人们对便携式电子产品的需求越来越大，随之而来的是亟需解决的能耗即电源管理问题，随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间，开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化，另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

电子产品的不同应用领域使得开关电源向着多元化发展，在实际应用中通常要求开关电源具备体积小、重量轻、功耗低、噪声低、稳定性好，使用寿命长等特点，这对开关电源提出了更高的要求。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种基于DSP的数字开关电源，实现了功率电源模块化、集成化、小型化，提高了电源工作效率，瞬时响应、控制精度、稳定性和可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种基于DSP的数字开关电源，包括EMC模块、PFC模块、功率变换模块、输出端整流滤波电路、DSP控制模块、OLED显示模块、键盘和辅助电源模块，EMC模块、PFC模块、功率变换模块、输出端整流滤波电路依次连接，输出端整流滤波电路通过低通滤波器与DSP控制模块连接，DSP控制模块分别接OLED显示模块、键盘，DSP控制模块通过驱动电路分别与PFC模块、功率变换模块连接，辅助电源模块分别与功率变换模块、DSP控制模块、OLED显示模块连接。

作为优选，所述的EMC模块消除市电的共模和差模干扰，并减小开关管产生的进入市电的高频干扰，同时进行一次整流滤波处理；PFC模块提高电源的功率因子，减小无功功率，PFC模块采用BOOST型升压电路；功率变换模块将经过整流滤波后的电压转换成所需电压值的方波；输出端整流滤波电路对功率变换模块所输出的方波进行二次整流滤波变为所需要的直流电压并输出；DSP控制模块用于控制电路产生脉冲宽度调制信号以及进行数字信号分析处理，DSP控制模块采用DSP芯片MC56F2383。

作为优选，所述的EMC模块包括输入端整流滤波电路，输入端整流滤波电路通过PFC模块与功率变换模块连接，输入端整流滤波电路对输入的交流电进行一次整流滤波处理。

作为优选，所述的功率变换模块包括功率变换器和高频变压器，功率变换器制电能的传输，稳定输出电压，高频变压器将滤波后的电压转换为所需电压值的方波；输出端整流滤波电路包括二次整流电路和平滑滤波电路，功率变换器、高频变压器、二次整流电路、平滑滤波电路依次连接。

作为优选，所述的DSP控制模块包括A/D采样电路和PWM控制模块，A/D采样电路对输出电压进行检测和采样，最终送入DSP控制器进行PWM调制，PWM控制模块产生PWM波，A/D采样电路接低通滤波器，A/D采样电路、PWM控制模块、驱动电路依次连接。

本实用新型的有益效果：提高电源工作效率，具备功耗低、发热量小、系统稳定性好等优点，以数字信号处理器为核心，数字电源驱动和PWM控制器为控制对象而构成的电源系统，实现了开关电源中的模拟组件与数字组件的优化组合，高集成化的特点实现了电源系统单片集成化，提高了电池的使用效率和使用寿命，加入EMC模块减少了对环境的污染。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型A/D采样电路的电路图；

图3为本实用新型EMC模块的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图1-3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于DSP的数字开关电源，包括EMC模块1、PFC模块2、功率变换模块3、输出端整流滤波电路4、DSP控制模块5、OLED显示模块6、键盘7和辅助电源模块8，EMC模块1、PFC模块2、功率变换模块3、输出端整流滤波电路4依次连接，输出端整流滤波电路4通过低通滤波器9与DSP控制模块5连接，DSP控制模块5分别接OLED显示模块6、键盘7，DSP控制模块5通过驱动电路10分别与PFC模块2、功率变换模块3连接，辅助电源模块8分别与功率变换模块3、DSP控制模块5、OLED显示模块6连接，所述的DSP控制模块5采用DSP芯片MC56F2383，PFC模块2采用BOOST型升压电路。

值得注意的是，EMC模块1消除市电的共模和差模干扰，并减小开关管产生的进入市电的高频干扰，同时进行一次整流滤波处理；PFC模块2用户于提高电源的功率因子，减小无功功率，可以提高电网的利用率；功率变换模块3将经过整流滤波后的电压转换成所需电压值的方波；输出端整流滤波电路4对功率变换模块所输出的方波进行二次整流滤波变为所需要的直流电压并输出；DSP控制模块5用于控制电路产生脉冲宽度调制信号以及进行数字信号分析处理；OLED显示模块6对采样数据的分析计算结果的显示；键盘7用于DSP控制器的控制操作；辅助电源模块8对驱动电路10、DSP控制模块5以及OLED显示模块6供电。

值得注意的是，所述的EMC模块1包括输入端整流滤波电路，输入端整流滤波电路通过PFC模块2与功率变换模块3连接，输入端整流滤波电路对交流输入电流进行一次整流滤波。

值得注意的是，所述的功率变换模块3包括功率变换器3-1和高频变压器3-2，功率变换器3-1控制电能的传输，稳定输出电压，高频变压器3-2将滤波后的电压转换为所需电压值的方波作为优选；输出端整流滤波电路4包括二次整流电路4-1和平滑滤波电路4-2，功率变换器3-1、高频变压器3-2、二次整流电路4-1、平滑滤波电路4-2依次连接。

此外，所述的DSP控制模块5包括A/D采样电路5-1和PWM控制模块5-2，A/D采样电路5-1对输出电压进行检测和采样，最终送入DSP控制器进行PWM调制，PWM控制模块5-2产生PWM波，A/D采样电路5-1接低通滤波器9，A/D采样电路5-1、PWM控制模块5-2、驱动电路10依次连接，DSP产生的PWM波不能直接驱动晶体管，需要驱动电路10转换为合适的驱动电压和较大的驱动能力。

本具体实施方式交流输入电压要经过两次整流滤波电路后产生稳定的直流输出，交流输入端的交流电流入EMC模块1，减少了相应的电磁干扰，并进行一次整流滤波，通过功率变换模块3中的功率变换器3-1以及高频变压器3-2，将整流滤波后的电压转换为所需电压值的方波，再对其进行二次整流滤波处理并输出，同时DSP控制模块5也与输出端整流滤波电路相连接，交流输入电压经输入回路滤波整流后变成含有一定波动的直流电源电压，这个电压通过功率变换模块3，由高频变压器3-2转换成所需电压值的方波，然后将此方波电压经输出端整流滤波电路4进行二次整流滤波变为所需要的直流电压并输出，当PWM控制模块5-2驱动功率开关管开启时，由一次整流滤波电路输出的电能流入下一级电路，经过电感变压和二次整流滤波后，产生稳定的直流输出，如果功率开关管关断，则电能不能往下传输，直流输出电压反馈到PWM控制器，输出电压控制功率开关管的开启关断，并反复调节，最终控制输出电压稳定。

本具体实施方式提高了电源工作效率，具备功耗低、发热量小、系统稳定性好等优点，以数字信号处理器为核心，数字电源驱动和PWM控制器为控制对象而构成的电源系统，实现了开关电源中的模拟组件与数字组件的优化组合，高集成化的特点实现了电源系统单片集成化，提高了电池的实用效率和实用寿命，同时开关电源的体积大大减小，使得环境对开关电源的影响大大降低，加入EMC模块减少了对环境的污染，低通滤波器的采用也降低了噪声污染，市场应用前景广阔。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于DSP的数字开关电源，其特征在于，包括EMC模块(1)、PFC模块(2)、功率变换模块(3)、输出端整流滤波电路(4)、DSP控制模块(5)、OLED显示模块(6)、键盘(7)和辅助电源模块(8)，EMC模块(1)、PFC模块(2)、功率变换模块(3)、输出端整流滤波电路(4)依次连接，输出端整流滤波电路(4)通过低通滤波器(9)与DSP控制模块(5)连接，DSP控制模块(5)分别接OLED显示模块(6)、键盘(7)，DSP控制模块(5)通过驱动电路(10)分别与PFC模块(2)、功率变换模块(3)连接，辅助电源模块(8)分别与功率变换模块(3)、DSP控制模块(5)、OLED显示模块(6)连接，所述的DSP控制模块(5)采用DSP芯片MC56F2383，PFC模块(2)采用BOOST型升压电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的数字开关电源，其特征在于，所述的EMC模块(1)包括输入端整流滤波电路，输入端整流滤波电路通过PFC模块(2)与功率变换模块(3)连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的数字开关电源，其特征在于，所述的功率变换模块(3)包括功率变换器(3-1)和高频变压器(3-2)。

4.根据权利要求1所述的一种基于DSP的数字开关电源，其特征在于，所述的输出端整流滤波电路(4)包括二次整流电路(4-1)和平滑滤波电路(4-2)。

5.根据权利要求3或4所述的一种基于DSP的数字开关电源，其特征在于，所述的功率变换器(3-1)、高频变压器(3-2)、二次整流电路(4-1)、平滑滤波电路(4-2)依次连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于DSP的数字开关电源，其特征在于，所述的DSP控制模块(5)包括A/D采样电路(5-1)和PWM控制模块(5-2)，A/D采样电路(5-1)接低通滤波器(9)，A/D采样电路(5-1)、PWM控制模块(5-2)、驱动电路(10)依次连接。