CN206402128U

CN206402128U - 基于dsp控制的可调式数字直流稳压电源

Info

Publication number: CN206402128U
Application number: CN201621468338.0U
Authority: CN
Inventors: 尹雪雪; 陈珂
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2026-12-29

Abstract

本实用新型公开了是基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源，属于电源领域，包括控制模块、功率转换模块、高频变换模块和保护电路模块；采用了AC/DC/DC/AC/DC变换方案，设定输出的电压、电流为一定值后，当输出电压、电流出现较大波动时能自动的控制和调节，使输出电压、电流恢复到设定值；具有系统维护方便、操作简单、精度高、体积小等诸多优点。

Description

基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源

技术领域

本实用新型涉及直流稳压电源的设计，具体为一种基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源。

背景技术

随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电源是电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60％来自电源，因此，电源越来越受到人们的重视。

电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的线性电源虽然具有稳压性能好，输出纹波电压小，使用可靠等优点，但其所用的工频变压器往往体积庞大，而且调整管工作在线性放大状态，导致电源功耗大，效率低，发热严重。小功率开关电源具有功耗低，体积小等优点。另外，由于功耗小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。此外，小功率开关电源对电网适应性很强。小功率开关电源具有工频变压器所不具备的优点，新型、高效、节能的开关电源代表着稳压电源的发展方向，因为开关电源内部工作于高频率状态，本身的功耗很低，电源效率就可做得较高，一般均可做到80％，甚至接近90％。这样高的效率不是普通工频变压器稳压电源所能比拟的。基于此，开发出一种高精度，小型化的可调式数字直流稳压电源显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型旨在开发出一套高效率、高精度、数字化可调，主要满足于对可靠性能要求较高小型电子设备，用以解决传统直流稳压体积大、精度低，可靠性差的难题。

为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源以DSP为主控芯片，能够实现通信、信号采集、过流过热保护、数字化可调与显示等功能；基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源采用了AC/DC/DC/AC/DC变换方案，克服了传统AC/DC/DC转换电路得到的直流电压不稳定且精度较低的缺点，摆脱了传统的采用隔离变压器进行电压变换导致体积庞大的不足；一次整流后的直流电压，经过功率转换电路进行DC/DC变换，以提高系统的功率因数，再经过DC/AC高频转换电路得到所需交流量，最后整流输出直流电压。

所述的基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源，其特征在于：包括控制模块、功率转换模块、高频变换模块和保护电路模块；所述控制模块包括DSP、PWM控制芯片SG3525、键盘、电压显示电路；所述功率转换模块包括输入整流电路、功率转换电路；所述高频变换模块包括高频变换电路、整流输出电路；所述保护电路模块包括输入保护电路、输出保护电路、电压采样电路、电流采样电路；其中键盘、电压显示电路、输出保护电路、报警电路及A/D转换电路与DSP相连；输入保护电路、电流采样电路、报警电路与PWM控制芯片SG3525控制相连；其中功率转换模块与高频变换模块相连、PWM控制芯片SG3525与功率转换模块相连，高频变换模块与DSP相连；DSP接收到输出电压的采集信号后，能够在液晶屏上显示出来，还会发出高频变换电路的PWM2驱动信号调节输出交流量的频率和幅值大小，及输出过压保护信号来控制整流电路的通断；PWM控制芯片SG3525接收到功率转换电路的输出电流采样信号及一次整流得到的电流信号，发出相应的PWM1信号和输入保护电路的开断信号，进而达到功率调整和输入保护功能，此外当发生过热过流现象时，DSP及PWM控制芯片SG3525还会发出报警信号。

所述的基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源，其特征在于：功率转换电路为基于Boost电路的有源功率因数校正电路，采用了双环控制，内环为电流环，用来实现DC-DC变换器的输出电流波形与输入整流后电压波形相同；外环为电压环，可保持输出电压稳定，从而使DC-DC变换器输出端变为一个稳定的直流电压源。

所述的基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源，其特征在于：控制模块中的主控芯片采用型号为TMS320LF2407的DSP，辅控芯片为PWM控制芯片SG3525；为了得到高性能的并联运行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法，从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。

所述的基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源，其特征在于：高频变换电路即为一个单相全桥逆变电路，它共有4个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成，两对桥臂交替导通180°，相应的驱动信号由DSP产生。

所述的基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源，其特征在于：当开关电源出现过流、过载、过压或欠压时，系统的保护电路工作，保护电路使开关电源停止工作以保护负载和开关电源本身，此时，系统还具有发出报警信号的功能。

本实用新型的优点：本实用新型具有系统维护方便、操作简单、精度高、体积小等诸多优点。

附图说明

图1是系统主结构原理框图

图2是功率转换模块原理图

图3是高频变换模块原理图

图4是保护电路模块原理图

具体实施方式

本实用新型所依据的主结构原理框图如图1所示，基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源包括控制模块、功率转换模块、高频变换模块和保护电路模块；所述控制模块包括DSP、PWM控制芯片SG3525、键盘、电压显示电路；所述功率转换模块包括输入整流电路、功率转换电路；所述高频变换模块包括高频变换电路、整流输出电路；所述保护电路模块包括输入保护电路、输出保护电路、电压采样电路、电流采样电路；其中键盘、电压显示电路、输出保护电路、报警电路及A/D转换电路与DSP相连；输入保护电路、电流采样电路、报警电路与PWM控制芯片SG3525控制相连；其中功率转换模块与高频变换模块相连、PWM控制芯片SG3525与功率转换模块相连，高频变换模块与DSP相连；

输入的220V交流电压经桥式整流电路整流滤波后输出得到电压的直流量，作为功率转换电路的输入量。PWM控制芯片SG3525接收到功率转换电路的输出电流采样信号及一次整流得到的电流信号，通过计算得出相应的PWM1信号来控制Boost电路中开关管的导通，进而达到输出功率因数调节的目的。DSP接收到输出电压采样值后计算得出高频变换电路中所需的PWM2波，进而调节输出交流量的频率和幅值大小，最后再经整流滤波后得出理想的直流电压。

图2是功率转换模块原理图，将输入的交流电压进行先进行整流，对得到的整流直流电压进行DC-DC变换；通过相应的PWM调制控制技术使输入电流平均值自动跟随全波整流电压基准，呈正弦波形，且相位差为零，使输入阻抗呈纯阻性，此处采用了双环控制，内环为电流电路，用来实现DC-DC变换器的输出电流波形与输入整流后电压波形相同；外环为电压环，可保持输出电压稳定，从而使DC-DC变换器输出端成为一个直流电压源。

图3是高频变换电路原理图，它共有4个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。两对桥臂交替导通180°。输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U_d来实现。可采用移相方式调节逆变电路的输出电压，称为移相调压。各栅极信号为180°正偏，180°反偏，且T1和T2互补，T3和T4互补关系不变。T3的基极信号只比T1落后q(0<q<180°)，T3、T4的栅极信号分别比T2、T1的前移180°-q，u₀成为正负各为q的脉冲，改变q即可调节输出电压有效值。

保护电路模块原理图如图4所示，当开关电源出现异常情况(如过流、过载、过/欠压)时，系统的保护电路工作，使变换器及时停止工作。图中UC3846的脚16(SHTDN)为关断控制脚。当出现过/欠压(或过流、过载)时，可使U1(或U2)导通，D1(或D2)导通，则脚16为高电平使UC3846关断，封锁输出脉冲。不同的是，过/欠压电路使UC3846的脚1经三极管V1接地。当发生过/欠压时，D1导通使脚16为高电平，在UC3846关断的同时，V1导通，将UC3846内部脚16所接的晶闸管短接，使其承受负压关断。这样在过/欠压解除后UC3846能够重新输出脉冲使变换器工作。而在过流、过载情况出现时C3846封锁输出脉冲，在封锁解除时脉冲不能恢复。

Claims

1.基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源，其特征在于：所述的基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源采用了AC/DC/DC/AC/DC变换方案，包括控制模块、功率转换模块、高频变换模块和保护电路模块；所述控制模块包括DSP、PWM控制芯片SG3525、键盘、电压显示电路；所述功率转换模块包括输入整流电路、功率转换电路；所述高频变换模块包括高频变换电路、整流输出电路；所述保护电路模块包括输入保护电路、输出保护电路、电压采样电路、电流采样电路；其中键盘、电压显示电路、输出保护电路、报警电路及A/D转换电路与DSP相连；输入保护电路、电流采样电路、报警电路与PWM控制芯片SG3525控制相连；其中功率转换模块与高频变换模块相连、PWM控制芯片SG3525与功率转换模块相连，高频变换模块与DSP相连；DSP接收到输出电压的采集信号后，能够在液晶屏上显示出来，还会发出高频变换电路的PWM2驱动信号调节输出交流量的频率和幅值大小，及输出过压保护信号来控制整流电路的通断；PWM控制芯片SG3525接收到功率转换电路的输出电流采样信号及一次整流得到的电流信号，发出相应的PWM1信号和输入保护电路的开断信号，进而达到功率调整和输入保护功能，此外当发生过热过流现象时，DSP及PWM控制芯片SG3525还会发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源，其特征在于：功率转换电路为基于Boost电路的有源功率因数校正电路，采用了双环控制，内环为电流环，用来实现DC-DC变换器的输出电流波形与输入整流后电压波形相同；外环为电压环，可保持输出电压稳定，从而使DC-DC变换器输出端变为一个稳定的直流电压源。

3.根据权利要求1所述的基于DSP控制的可调式数字直流稳压电源，其特征在于：控制模块中的主控芯片采用型号为TMS320LF2407的DSP，辅控芯片为PWM控制芯片SG3525。