基于TMS320F28044数字电源设计
新手刚学TMS320F2802
新手刚学TMS320F2802,在PCB调试中慢慢总结了一些新手必须要注意的事项
F280x包括F2809、F2808、F2806、F2802,F2801、F28016、F28015、F2802 $0, F2801$0、
F28044,各个器件之间是管脚兼容,最小系统的电路是一样的,这里以F2802为例来说明
TMS320F280x最小系统原理图设计如图:
一、电源电路设计:
F2802是双电源供电:内核为1.8V,I/O口为3.3V;并且需要考虑上电次序:1.8V 先上
电,3.3V后上电,刚好与F2812的上电次序相反,如果没有考虑上电次序,系统将会产生
一些不可预知的错误;上电次序的控制有很多种方法:CPLD控制、用MOSFET自己构造
电路来控制、专用电源芯片;这里选择Ti公司的专用电源芯片TPS7015I-这是一款双路
LDO.内置上电次序控制、手动复位、上电复位、500rnA3. 3V、250rnA 1.8V,完全满足F2802的电源要求,如果需要大电流的同类芯片,推荐使用TPS70351。
二、外部晶振使用:
在选用外部晶振时,必须使90脚XCLKIN接地。
不然在线仿真可以,但下载到F LASH后,程序不跑。
26420843_基于TMS320F28035的三相大功率充电机设计
电气传动2016年第46卷第8期基于TMS320F28035的三相大功率充电机设计周映虹,冯晓培,郭思远,李志忠(广东工业大学信息工程学院,广东广州510006)摘要:分析了变压器原边与滞后桥臂相联的加钳位二极管的零电压开关脉宽调制全桥变换器工作原理,采用TMS320F28035实现了变换器的零电压开关脉宽调制,设计了1台功率为10kW 的三相直流充电机。
实验结果表明了设计方案是可行的。
关键词:全桥变换器;脉宽调制;零电压开关;移相控制;钳位二极管中图分类号:TM464文献标识码:ADesign of Three -phase Power Charger Based on TMS320F28035ZHOU Yinghong ,FENG Xiaopei ,GUO Siyuan ,LI Zhizhong(School of Information Engineering ,Guangdong University of Technology ,Guangzhou 510006,Guangdong ,China )Abstract:A clamping diode phase -shifted ZVS full -bridge converter using the transfer primary side combinedwith the lag bridge arm had been analyzed.And a 10kW three -phase power charger was built ,by utilizing a 32-bit fixed -point DSP -TMS320F28035as core controller to achieve the ZVS PWM.The experimental results show that the designed scheme is feasible.Key words:full -bridge converter ;pulse eidth modulation (PWM );zero voltage switch (ZVS );phase shift control ;clamp diodes基金项目:广东省新能源汽车专项(110105752020190)作者简介:周映虹(1978-),女,博士,讲师,Email :****************ELECTRIC DRIVE 2016Vol.46No.8移相控制的零电压开关全桥变换器具有输出功率大、效率高和可靠性好等特点,被大功率开关电源作为主电路广泛使用。
基于tms320f28027的逆变电源制作
12 | 电子制作 2019年01月于30V,导通电流大于3.33A 的N 沟道MOS 管,且要保证2104能使其完全导通。
且导通后导通电阻需要极小。
根据实际情况。
选用IRF540N。
其V gs(th)为4V,耐压Vds 可达100V,导通电流可达110A。
3 驱动电路制作采用IR2104的典型应用电路如图3所示。
图3 基于IR2104的驱动电路原理图注意必须要使用两块2104,并且输入两块2104内的波应为互补的SPWM 波形。
其输出N1,P2分别控制Q1,Q4同时导通。
P1,N2分别控制Q2,Q3同时导通。
原则上如果只采用一块2104芯片时也可以使全桥在我们需要的模式下工作。
那么它的高端输出接Q1与Q4,低端输出接Q2与Q3。
但是当这一块芯片没有SPWM 输入时,其高端输出为持续的低电平,低端输出为持续的高电平,那么Q2与Q3会处于导通状态,那么就无法时电路关断,造成资源浪费。
而使用两块2104时,只要没有输入,电路就不会工作。
路,输出电压测量电路构成。
数字控制采用Ti 公司的常用数字信号处理系统c2000tms320f28027进行PI 控制后产生SPWM 波形,采用自带死区的IR2104驱动MOS 管,经全桥逆变和LC 低通滤波电路。
输出正弦波。
整体结构如图1所示。
图1 逆变电源整体结构图2 单相全桥逆变主电路制作图2 逆变电源主电路IR2104在8V 以上电压供电时输出为一对自带死区互补的控制信号,其输出的高电平可达8V。
采用IR2104可省去www�ele169�com | 13电子电路设计与方案符合我们的要求。
4 交流电压采样电路此处输出的正弦波电压。
我们需要对其进行采样。
但是因为它是正弦波,输出的电压有正有负,而dsp 只能进行正电压的数字转换,所以不能直接对其采样。
具体的做法是:利用交流电压互感器,先对输出的25V 峰峰值的交流电压隔离变换为峰峰值为3.3V 以下。
再对其输出端口中的低端给一个标准电平。
基于TMS320F28034的超级电容电池管理系统设计
收稿日期:2019-01-21作者简介:殷宇辰(1993—),男,江苏省人,硕士研究生,主要研究方向为单片机硬件。
基于TMS320F28034的超级电容电池管理系统设计殷宇辰,余震虹,赵智佩(江南大学物联网工程学院,江苏无锡214122)摘要:新能源公交车主要以可充放电的电池驱动为主要动力来源。
传统的电池主要是化学电池,而化学电池因为使用时间过长会造成原料损耗、电容总量不可精确测量等等原因,在作为公交车电池时,往往会造成很多不利的影响。
因此开发了一种基于TMS320F28034的超级电容管理系统,能够实时准确地获取电池组的电压信息,实验结果显示误差率低于1%,并能够根据电压数据对电压较高的电池进行均衡放电,从而提升电池组的使用寿命,节省能源的消耗。
关键词:电池管理系统;超级电容;均衡放电中图分类号:TM53文献标识码:A文章编号:1002-087X(2019)08-1344-04Design of super capacitor battery management system based onTMS320F28034YIN Yu-chen ,YU Zhen-hong ,ZHAO Zhi-peiAbstract:New energy buses are mainly driven by rechargeable battery .Traditional batteries are mainly chemicalbatteries.Because long time using of the chemical battery would cause the loss of raw materials,the total capacity of capacitance could not be accurately measured and so on.As bus battery,it would cause a lot of adverse effects.Therefore,a super capacitor management system based on TMS320F28034was developed,which could obtain the voltage information of battery group in real time.The experimental results show that the error rate is less than 1%,and the battery can be discharged evenly according to the voltage data,thus the service life of the battery group is improved and the energy consumption is saved.Key words:battery management system;super capacitor;balanced discharge 电动汽车逐渐成为了人们理想的汽车替代品,电动汽车使用动力电池作为主要能量来源,同时汽车的驱动系统也依赖电池作为保障,因此电池的性能直接关系到电动汽车的工作效率、能耗情况、安全等因素[1-2]。
开关电源模块并联供电系统A题
开关电源模块并联供电系统摘要:本设计以微控制器TMS320F28044为控制核心,基于开关电源同步降压原理,使用双相并联控制技术,实现了一个开关电源模块并联供电系统。
本供电系统对输出电流、电压进行采样,采用软件补偿网络和数字PID算法实现电压反馈环和电流反馈环,达到输出恒压和成比例分流的目的。
最终使电源输出电压值稳定在8V,误差小于0.25V,当输出电流在1.5~3.5A内变化时,两个电源模块的输出电流比可在0.5~2之间调节。
该并联供电系统外围电路简单,具有精度高、反应灵敏、稳定性好、输出范围宽的特点,且供电系统还具备输出电流电压显示的功能,控制方便,人机交互界面友好。
关键字:双相并联;同步降压;软件补偿;分流;PID闭环控制1 方案论证1.1 系统总方案系统由开关电源、反馈回路、控制部分、保护电路和供电电路组成。
系统框图如图1.1所示。
主回路为两个同步降压模块;反馈回路主要为两路电流检测和电压检测电路;控制部分以TMS320F28044为核心,利用了其自带的ADC 和PWM 波产生模块;保护电路主要对过流和短路进行保护,并在排除故障后自动恢复正常工作。
整个系统以微控制器为控制核心,合成软件补偿网络,进行PID 数字闭环调节,输出电压稳定,输出电流比例可精确控制,抗干扰能力强。
1.2 开关电源拓扑选择方案一: 降压斩波电路(BUCK)。
降压电路见附图1,它由MOSFET 开关管Q 、肖特基二极管D 、LC 低通滤波器组成。
当Q 导通时,D 截止,MOSFET 漏极电流通过LC 滤波器向负载供电,同时LC 自身储存一定能量;当Q 截止时,其漏极电流为零,电感L 上的感应电动势极性为左负右正,D 导通,电感和电容中存储的能量对负载继续供电。
方案二:同步降压电路(Synchronous BUCK)。
电路如图1.2所示,同步降压与传统降压的主要区别在于前者将肖特基二极管换成了开关管,从而高边Q1低边Q2同时工作,用两路互补的PWM 波对Q1、Q2控制,再经过LC 滤波输出。
基于TMS320F2812的高精度磁体电源系统的设计
( 1 .I n s t i t u t e o fP l a s ma P h y s i c s ,C h i n e s e A c a d e m y o fS c i e n c e s , H e f e i A n h u i 2 3 0 0 3 1 , C h i n a
电子 电路 设 计
El e c t r o n i c Ci r c u i t De s i g n
《 电气 自动化} 2 o 1 3 年第 3 5卷 第 6 期
基于 T M S 3 2 0 F 2 8 1 2的 高 精 度 磁 体 电源 系统 的设计
吴 义 兵 ,吴 义 红 ,盛 中平
g i v e s t h e s i mu l a t i o n r e s u h s .A t f e r t h e c o m mi s s i o n i n g ,t h e p o w e r s u p p l y h a s b e e n p u t i n t o o p e r a t i o n a n d t h e e x p e c t e d d e s i g n o b j e c t s
De s i g n o f a Hi g h . p r e c i s i o n E x c i t a t i o n
Po we r Su p p l y Sy s t e m B a s e d O n TMS3 2 0F 2 8 1 2
W U Yi — bi n g ,W U Yi — h o n g ,S HENG Z ho n g - p i ng
DOI : 1 0 . 3 9 6 9 / j・ i s s n . 1 0 0 0- 3 8 8 6 . 2 0 1 3 . 0 6 . 0 3 6
基于TMS320F28022的数控恒流电源设计方案概述
基于TMS320F28022的数控恒流电源设计方案概述基于TMS320F28022的数控恒流电源设计方案概述作者:罗陶来源:《科技视界》 2013年第4期罗陶(广东机电职业技术学院学生处,广东广州 510515)【摘要】运用数字信号处理器(DSP)构成数字控制智能化电源,这在电源应用领域已经成为主要的发展趋势。
本文根据设计要求,以DSP作为控制核心,设计了硬件系统,包括对人机界面的设计,DSP 控制核心电路的设计,采样反馈系统的设计等内容。
然后,根据设计要求和硬件基础系统,在对控制算法进行了分析的基础上,根据CCS 的开发环境,开发了对应的系统软件,构成了完整的数字控制恒流电源系统,实现了数字化恒流控制的目的。
【关键词】数字电源;DSP;恒流电源;数字控制0前言电源是各种电子设备不可或缺的组成部分,它将直接影响电子设备的技术性能指标和工作安全可靠性。
常用的直流稳压电源有线性电源和开关电源两大类。
线性电源稳定性较好,输出纹波小,但是输出限制较多,而且功率密度低、效率较低。
而开关电源的内部关键元件工作在高频开关状态,消耗能量很低,效率大大提高,它是电源技术的发展方向,目前,开关电源已经成为电源设备的主流产品[1]。
为了跟随国际上数字电源的发展趋势,本文引入了DSP作为数控电源的控制核心,设计完成一个可产35mA-2000mA直流电流的恒流电源。
本数控恒流源在输入交流200~240V,50Hz,有以下特性:(1)输出电流范围为35mA~2000mA,步进可实现“×1mA×10mA×100mA”;(2)测量并显示输出电流(可同时显示电流的给定值和实测值),实测值测量误差的绝对值≤给定值的1%;(3)改变负载,输出电流变化的绝对值≤给定输出电流值的1%。
1系统概述在系统中用到的DSP芯片是TMS320F28022,它具有具有40MHz主频,丰富的片内存储器:FLASH、SARAM、OTP、BOOTROM,具有22个GPIO(数字)和6个AIO(模拟),2组多通道12位高速ADC,支持内部和外部基准源[2]。
基于TMS320F28027的DC-DC开关电源设计附源程序
“DSP系统设计与创新实践”课程论文论文名称:基于TMS320F28027的DC-DC开关电源学生姓名:学号:专业: 电子科学与技术班级:2013年6月16日基于TMS320F28027的DC-DC开关电源摘要开关电源作为线性稳压电源的一种替代产物,在现代电子产品中已被广泛应用。
因此作为学习电子科学与技术专业的当代大学生,相当有必要对开关电源进行相应的研究。
本设计就是以TMS320F28027为核心控制芯片,采用脉宽调制(PWM)方式的降压型开关电源。
我们利用7805和AMS1117的线性降压稳压芯片对12V的电源适配器进行双级降压,形成TMS320F28027专用的3.3V稳定电源;并通过TMS320F28027对输出电压进行实时AD采样,然后和根据GPIO 3的状态来设定输出不同电压时计算的AD的标准值进行比较,以调节输出为50KHZ的ePWM 的占空比,并把该ePWM的矩形波信号经三级管9013初步放大之后,再经过三极管8050和8550构成的互补推挽放大器放大后来驱动功率场效应管(IRF4905);从而利用BUCK型降压电路实现了稳定的5V或3.3V的电压输出。
之后,我们对制作完成的开关电源进行了ePWM放大波形,输出电压和输出纹波的测试,对遇到的问题进行反复分析,并解决了部分问题。
最后的通过实际测试,本设计基本上满足的当初的设计要求。
关键词:开关电源;TMS320F28027;互补推挽放大器;BUCK型降压器引言现在的开关电源具有转换效率高,体积小,工作频率高的特点,已经被广泛用于电子计算机、通信、航天、家电和国防等领域中。
国内开关电源技术的发展,基本上起源于20世纪70年代末和80年代初,经过20多年的不断发展,开关电源技术有了重大进步和突破。
新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化,功率MOSFET和IGBT可使小型开关电源的工作频率达到400kHz(AC/DC)或1MHz(DC/DC);软开关技术使高频开关电源的实现有了可能,它不仅可以减少电源的体积和重量,而且提高了电源的效率(国产6kW通信开关电源采用软开关技术,效率可达93%);控制技术的发展以及专用控制芯片的生产,不仅使电源电路大幅度简化,而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高;有源功率因数校正技术(APFC)的开发,提高了AC/DC开关电源的功率因数,既治理了电网的谐波污染,又提高了开关电源的整体效率。
基于tms320f28035的三相电压保护程序设计
基于tms320f28035的三相电压保护程序设计
基于TMS320F28035的三相电压保护程序设计可以分为以下
步骤:
1. 初始化:设置引脚和寄存器的功能和配置。
例如,将ADC
配置为采样三相电压输入,设置GPIO引脚作为输出,用于触
发保护动作。
2. 执行ADC采样:将ADC设置为连续模式,并配置ADC通
道选择、采样速率等参数。
使用ADC启动命令开始采样,将
三相电压输入连接到相应的ADC通道。
等待ADC采样完成
的中断或定时器中断。
3. 电压检测:在ADC采样完成后,读取三相电压的ADC值,并进行处理。
可以使用移动平均滤波算法对ADC值进行平滑
处理。
4. 电压判断:根据设定的电压保护阈值,判断三相电压的状态是否正常。
例如,如果任意一相电压超过设定的最大值或低于设定的最小值,则表示存在电压异常,执行保护动作。
5. 保护动作:当电压异常时,触发保护动作。
可以通过设置GPIO引脚为高电平或低电平来控制外部继电器或断路器的动作,以保护系统。
同时,可以发送报警信号给控制器或监测系统。
6. 循环执行:程序通过循环执行以上步骤,实时监测三相电压
的状态。
可以使用定时器中断来触发循环执行,以保证保护程序的实时性。
需要注意的是,以上步骤只是一个基本的框架,具体的实现细节和保护策略可以根据实际需求进行调整和优化。
基于TMS320X280X的全数字化电源控制技术
基于TMS320X280X的全数字化电源控制技术
四川省临景软件开发有限责任公司张新忠
四川省临景软件开发有限责任公司在近期推出了全数字化电源控制器产品-LPCS2000B。
LPCS2000B主要提供给各电源生产厂商,配合生产厂商的功率回路部分共同组成数字化电源。
数字化电源控制器是电源的控制中枢,控制电源的输出及其他行为(如:保护、切换)。
通过对输出的控制,可以使电源的输出满足各种功能要求(如:恒电压、恒电流、限流恒压、恒功率、相位同步等)。
数字化电源控制器最大的优势就在于,可以很方便的实现复杂的输出控制,满足各种电源日益增长的功能需求。
同时,LPCS2000B作为通用的控制器,可以广泛应用于各种工业控制系统。
一、功能框架图
控制框架
二、通讯
RS232通讯,远程控制软件由临景软件公司提供,使用方法请参见控制软件手册。
程序主界面
电源参数设置界面
三、尺寸及接口
7.1数字信号输入/输出
7.2PWM信号输出
全桥
全桥移相
H 桥
1A 1B 2A 2B
7.3 模拟输入
四、控制框图
五、保护
在开机前通过控制软件,设置前馈电压、反馈电流、反馈电压的最大值、最小值。
开机以后,当实际值超过设置范围时,控制器会迅速封锁所有开关信号(响应时间<10us),并关断主继电器。
基于TMS320F28034的工业缝纫机多功能交流伺服控制系统设计
第2 4卷 第 2期
201 1年 3 月
De eo m e t In v t n o c iey & E e t c l rd cs v lp n & n o ai fMa hn r o lcr a o u t i P
机 电产 品开 发 与 崭
VOI 4. . . NO 2 2 Mar 201 . . 1
Ke rs i tl inlpo esr( P) ywo d :d画 a s a rcs g o DS ;AC C o to ytm;id sil e n c ie ieacy f i tt c n ( S ; SWO c nrl s s e n ut a sw gmahn ;h rrh nt s ema h eHF M) r i i ea i
u e DS TM S 2 F 8 3 S a c r .P pe l nto uc d t e C P rph r ic i a e o m o or c n o o e c e .Th y t m s P 3 0 2 0 4 a o e a r a s i r d e h o U S pe i e y cr u t nd s w t o t lm d ls h me r es e s
摘
要 :介 绍 了一 种 工 业 缝 纫 机 多功 能 交 流 伺 服 控 制 系统 的 软 硬 件 设 计 方 案 ,其 控 制 核 心 采 用 T S 2 F 8 3 M 3 0204
基于TMS320F2803x的能量回馈系统的设计与实现
基于TMS320F2803x的能量回馈系统的设计与实现作者:尚晨卫蒋鸿龙来源:《数字技术与应用》2014年第07期摘要:本文主要介绍了基于TMS320F2803x实现的能量回馈系统的设计。
该设计可以帮助电机将其发电过程中所产生的再生能量回馈到电网,同时协助系统实现快速制动功能,具有良好的动态性能并可实现再生电能的合理利用,最终给出实验波形,验证了系统的可行性。
关键词:TMS320F2803x 能量回馈再生能量中图分类号:TP272 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2014)07-0177-021 引言能源问题是决定新世纪社会发展的突出问题,如何提高能源的利用率已引起全世界人民的关注。
能量回馈系统作为用电设备与供电电网的接入口,可以实现直流电和交流电形式的转换,有着广阔的应用前景。
与传统的电阻制动方式相比,能量回馈系统大大的提高了电能利用率,功率因数大幅提高,增加了各种大惯量、拖动性的变频调速系统应用的稳定性,同时协助系统实现快速制动功能,最终达到理想的节能效果。
该系统的实施,对于一些快速制动的应用场合,如电梯、起重、油田抽油机、风力并网发电等具有重要的现实意义。
2 原理与设计能量回馈系统作为有源逆变单元,从变频器中分离出来,回馈单元的直流侧并接与变频器的直流母线,交流侧并接于电网,将电机制动或者再生能量回馈到电网中。
如图1所示。
无论系统工作在电动状态还是发电状态,能量回馈系统都能使得后级的负载正常运行。
能量回馈系统的工作过程是:当负载工作在电动状态时,能量回馈系统中的开关器件全部被封锁,能量从直流侧电容上吸收能量。
当负载工作在发电状态时,能量累积在变频器直流母线侧,产生泵升电压,当直流母线电压超过启动有源逆变电路的工作电压并且满足条件时,能量回馈系统开始工作,将直流母线上的能量转化为符合并网要求的交流电能回馈电网,达到节能的效果。
随着这部分能量的释放,直流母线电压下降,回落到设定值,回馈系统停止工作。
基于TMS320F2812 FAIMS仪用RF电源控制系统
基 于T 3 O 2 1 AI 仪 用FF电 源 控 制 系统 MS 2 F 8 F 2 MS I
杨 吉 , 唐 飞 , 晓 浩 , 王 吝 涛 , 丁 力 。
(. 1 中北 大 学 电i 测试 技术 国家 重点 实 验 室 , 原 0 0 5 ; 清 华 大 学 精 密仪 器 与机 械 学 系 精 密 测试 技 f - 太 3 0 1 2.
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Ab ta tA ih fed hg — e u n y rca g lr w v fr src : hg — l ih f q e c e tn ua a e m R o e u py fr F MS ( ed smmer w vfr i r o F p w r s p l o AI i f l ay t c a eom i in mo it p crmer)ytm sd v lp d i hs p p r h y tm o ss fs a ,whc r in lg n r o bly se t i 0 ty sse i e eo e n ti a e.T e s s e cn it o i p ds s x ih ae sg a e e-
I sr n t um e t n
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基于tms320f28035的三相电压保护程序设计 -回复
基于tms320f28035的三相电压保护程序设计-回复基于TMS320F28035的三相电压保护程序设计引言:随着电力系统的快速发展,对电力设备的保护和监控要求也越来越高。
在三相电力系统中,电压是最基本的电能参数之一,因此电压保护在电力系统的可靠和稳定运行方面起着至关重要的作用。
本文将基于TMS320F28035的三相电压保护程序进行设计与分析,以期提高电力系统的安全性和稳定性。
第一部分:背景介绍1.1 电压保护的重要性在电力系统中,电压是最为基本的电能参数之一。
电压的合理控制和保护是确保电力系统安全稳定运行的关键。
过高或者过低的电压都会对电力设备造成损坏,严重的情况下会导致设备的停运和线路的中断,给电力系统带来巨大的损失。
1.2 TMS320F28035的优势TMS320F28035是德州仪器公司(Texas Instruments)推出的一款高性能的数字信号处理器,采用了32位的固定点浮点处理器内核,具有低功耗、高性能和可编程性强等特点。
该处理器内置了丰富的基本指令集和丰富的外设接口,非常适合用于电力系统的保护和检测任务。
第二部分:系统设计2.1 系统框图(插入系统框图图片)2.2 硬件设计基于TMS320F28035的三相电压保护系统的硬件设计主要包括电压传感器、模拟-数字转换电路(ADC)、数字信号处理器(DSP)和输出控制电路等。
电压传感器负责将三相电压信号转换成模拟电压信号,ADC负责将模拟电压信号转换成数字信号,DSP则对数字信号进行处理和保护逻辑判断,最后通过输出控制电路对保护结果进行控制。
2.3 软件设计基于TMS320F28035的三相电压保护程序的软件设计主要包括初始化程序、数据采集程序、保护逻辑判断程序和输出控制程序等。
初始化程序主要用于初始化DSP的各个模块和外设接口,包括ADC、GPIO 和PWM等。
数据采集程序负责定时从ADC中读取电压数据,并进行处理和存储。
保护逻辑判断程序则根据预设的电压保护阈值进行判断,并根据判断结果触发相应的保护措施,例如断开电路或报警。
基于TMS320F28044数字电源设计
什么是数字电源?TI从功能上对数字电源进行了定义:数字电源就是数字化控制的电源产品,它能提供管理和监控功能,并延伸到对整个回路的控制针对不同领域的应用,TI推出了多款可以实现数字电源产品的DSP处理器,如TMS320F280x系列、TMS320F2801x系列,还有可输出16通道高精度PWM的DSP处理器TMS320F28044在要求DC通道较多的系统,用28044设计数字电源就显得非常的容易,一颗DSP最多可控制16通道的DC,输出电压任意可编程,极大地增强了电源系的灵活性,同时电源系统将变得非常智能和可控本文主要探讨如何基于TMS320F28044设计多通道的DC/DC电源系统框架图1展示了基于C2000DSP设计的多通道DC/DC数字电源系统框架,DC/DC的拓扑结构一般为典型的B UCK电路或者同步BUCK电路,输出电压经电阻网络采样后直接送到DSP的ADC端口,DSP内部对该值采样,然后和系统的给定值做比较,比较后的误差值经过PID调解器得到每个通道的占空比,这样每路BUCK电路都形成一个闭环系统同时一些外设接口如RS232、I2C,DSP通过这些接口可以与上位机实现数据交换,或者通过I2C接口来遵循PMBUS协议,组成智能数字电源系统高精度PWM图1 基于C2000数字DC/DC系统框架TMS320F28044提供高达16路的高精度PWM波理论上,PWM波在系统主频100MHz下最高可以得到10ns的分辨率,但是作为DC/DC变换器,如果要得到精度高、纹波小的直流输出电压,那么就需要更高的开关频率和更高的PWM分辨率TMS320F28044内部提供一个微边沿控制器,可以输出最小150ps的PWM设系统的主频为100MHz,PWM波的频率为200kHz,占空比需要输出50.1%,如果仅仅使用普通的PWM波输出,那么周期值设为5000,COMPA的值设为250,最高为2500个ns 占空比就为50%,设为251,占空比就为50.2%那么如何才能最大限度的得到接近于50.1%的占空比呢,这就需要用到高精度PWM波,COMPA的值设为250,接下来需要再产生5ns的高电平,CMPAHR设为32,32×150=4.8ns,占空比为50.096%,CMPAHR设为33,33×150=4.95ns,占空比就为50.099%,CMPAHR设为34,34×150= 5.1ns,占空比为50.102%,由此可见当CMPAHR设为33时,占空比的误差仅为0.001%,如果不使用高精度的PWM波,误差就为0.1%可见通过使用高精度的PWM波,可以把误差缩小两个数量级如果使用它来控制数字电源的话,可以大大提高数字电源的控制精度BUCK环路拓扑图2 基于BUCK的数字控制拓扑图2展示了基于BUCK电路的DC/DC数字控制拓扑,Q1、二极管、L、C、R组成了BUCK降压型变换器,输出电压经过调理电路转换成0~3V的电压信号送到DSP的内部ADC,ADC的输出与参考电压比较之后得到误差信号E,E再经过电压环的控制器GC得到调整后的BUCK调解器占空比U,U作为片内PWM模块输出的计算因子,生成相应占空比的PWM信号,PWM信号再经过驱动电路驱动功率开关管的导通,得到期望的输出电压整个过程全部通过DSP内部的数字控制,通过设置合适的PID参数,可以得到很好的动态特性数字采样图3 DC/DC变换器数字采样原理数字控制中采样时刻的选取对控制策略有着很重要的意义图3展示了在DC/DC变换器中如何合适的设置ADC的转换时刻,以期得到准确的采样值上图中T1生成对称模式的PWM波,T1的比较寄存器可以用来存放需要生成的PWM波的占空比,通过改变比较寄存器的值,就可以得到期望占空比的PWM波在本例中ADC的控制寄存器设置的转换触发发生在ADC上升沿的中间处,也就是开关管导通的中间时刻,ADC转换完成之后将会触发一个中断,在中断服务子程序中,用户程序从ADC的结果寄存器中读取AD 的转换结果,执行数字控制器,更新PWM波的输出占空比,新的PWM波有效发生在下一个周期在图3可以看出,从控制器执行完PWM波更新到下个ADC中断触发来临,这中间有很多空闲时间,这就意味着如果系统得带宽足够的话,在这中间可以加入更多的控制器来控制多路的DC/DC变换器在Backgroun d Loop中可以执行其他的用户程序如通信等PID控制TI提供的数字电源开发包中有控制器的算法宏,该宏在ControlLawMacro.h头文件中,是基于一个2P/2Z 传递函数:PID离散化的表达式如下所示:2P/2Z传递函数:可见,PID只是2P/2Z的一个特例,A1=-1和A2=0那么PID的系数就如下所示:Coef2P2Z_1[0] = Dgain * 67108 // B2Coef2P2Z_1[1] = (Igain - Pgain - Dgain - Dgain)*67108 // B1Coef2P2Z_1[2] = (Pgain + Igain + Dgain)*67108 // B0Coef2P2Z_1[3] = 0; // A2Coef2P2Z_1[4] = 67108864; // A1Coef2P2Z_1[5] = Dmax[1] * 67108; // Clamp Hi limit (Q26)Coef2P2Z_1[6] = 0x00000000; // Clamp Lo用户可以通过定义或者改变Pgain、Igain、Dgain、来实现控制算法的调节为方便调试,在CCS中可以将上述的参数做成进度条,通过滑动进度条的方式来实现系统的实时调试软件框架软件框架如图4所示图4 软件框架设计实例设计实例如图5所示,本设计有以下特点:图5 设计实例。
基于TMS320F280X DSP的数字单相APFC的控制研究与设计的开题报告
基于TMS320F280X DSP的数字单相APFC的控制研究与设计的开题报告一、选题的背景和意义随着工业化和信息化的不断发展,在电力系统中电力质量问题变得越来越突出,尤其是谐波污染、电压波动、瞬时中断等问题的频繁出现,给工业生产和民用电力带来了很大的不便和损失。
为此,电力质量控制技术成为了电力工程领域中一个重要的研究方向。
APFC(Active Power Factor Correction),即有源电力因数校正技术,是当前电力质量控制领域中的研究热点之一。
APFC技术通过控制装置对输入电流进行补偿,使其与输入电压保持同相,且保持一定水平的功率因数,从而有效地改善电力质量,减少谐波污染,并节约电能。
数字电力电子技术的应用不断推进,基于DSP(Digital Signal Processor)的APFC控制技术受到了广泛的重视。
随着DSP技术在电力电子领域中的应用,数字电力控制技术不断发展壮大,数字控制的APFC 已成为电力设备中的主流趋势。
本课题将针对数字单相APFC进行控制研究与设计,主要包括TMS320F280X DSP的使用、从MATLAB/Simulink的仿真到实际硬件设计的实现过程、控制器硬件与软件的设计与实现等。
这些研究以及所得到的结论有助于进一步推广数字控制技术在电力电子设备中的应用。
二、研究的内容与目标本课题的主要研究内容包括:1. APFC的原理及相关技术;2. TMS320F280X DSP的使用及控制器的软、硬件设计;3. 野外试验,验证设计的控制方案的稳定性和可行性;4. 相关应用的推广和总结。
本课题的主要研究目标为:1. 掌握APFC原理及其在电力质量控制中的应用;2. 熟悉TMS320F280X DSP的使用方法及相关控制器的设计要求;3. 实现数字单相APFC的控制器硬件与软件的设计与实现,并进行控制方案验证;4. 推广数字控制技术在电力设备中的应用。
三、研究的基本思路本课题的基本思路为:1. 梳理APFC及数字控制技术的相关文献,对APFC的原理及数字控制技术有深入了解;2. 使用MATLAB/Simulink仿真基于TMS320F280X DSP的数字单相APFC控制器,总体测试其控制性能。
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什么是数字电源?TI从功能上对数字电源进行了定义:数字电源就是数字化控制的电源产品,它能提供管理和监控功能,并延伸到对整个回路的控制针对不同领域的应用,TI推出了多款可以实现数字电源产品的DSP处理器,如TMS320F280x系列、TMS320F2801x系列,还有可输出16通道高精度PWM的DSP处理器TMS320F28044在要求DC通道较多的系统,用28044设计数字电源就显得非常的容易,一颗DSP最多可控制16通道的DC,输出电压任意可编程,极大地增强了电源系的灵活性,同时电源系统将变得非常智能和可控本文主要探讨如何基于TMS320F28044设计多通道的DC/DC电源
系统框架
图1展示了基于C2000DSP设计的多通道DC/DC数字电源系统框架,DC/DC的拓扑结构一般为典型的B UCK电路或者同步BUCK电路,输出电压经电阻网络采样后直接送到DSP的ADC端口,DSP内部对该值采样,然后和系统的给定值做比较,比较后的误差值经过PID调解器得到每个通道的占空比,这样每路BUCK电路都形成一个闭环系统同时一些外设接口如RS232、I2C,DSP通过这些接口可以与上位机实现数据交换,或者通过I2C接口来遵循PMBUS协议,组成智能数字电源系统
高精度PWM
图1 基于C2000数字DC/DC系统框架
TMS320F28044提供高达16路的高精度PWM波理论上,PWM波在系统主频100MHz下最高可以得到10ns的分辨率,但是作为DC/DC变换器,如果要得到精度高、纹波小的直流输出电压,那么就需要更高的开关频率和更高的PWM分辨率TMS320F28044内部提供一个微边沿控制器,可以输出最小150ps的P
WM设系统的主频为100MHz,PWM波的频率为200kHz,占空比需要输出50.1%,如果仅仅使用普通的PWM波输出,那么周期值设为5000,COMPA的值设为250,最高为2500个ns 占空比就为50%,设为251,占空比就为50.2%那么如何才能最大限度的得到接近于50.1%的占空比呢,这就需要用到高精度PWM波,COMPA的值设为250,接下来需要再产生5ns的高电平,CMPAHR设为32,32×150=4.8ns,占空比为50.096%,CMPAHR设为33,33×150=4.95ns,占空比就为50.099%,CMPAHR设为34,34×150= 5.1ns,占空比为50.102%,由此可见当CMPAHR设为33时,占空比的误差仅为0.001%,如果不使用高精度的PWM波,误差就为0.1%可见通过使用高精度的PWM波,可以把误差缩小两个数量级如果使用它来控制数字电源的话,可以大大提高数字电源的控制精度
BUCK环路拓扑
图2 基于BUCK的数字控制拓扑
图2展示了基于BUCK电路的DC/DC数字控制拓扑,Q1、二极管、L、C、R组成了BUCK降压型变换器,输出电压经过调理电路转换成0~3V的电压信号送到DSP的内部ADC,ADC的输出与参考电压比较之后得到误差信号E,E再经过电压环的控制器GC得到调整后的BUCK调解器占空比U,U作为片内PWM
模块输出的计算因子,生成相应占空比的PWM信号,PWM信号再经过驱动电路驱动功率开关管的导通,得到期望的输出电压整个过程全部通过DSP内部的数字控制,通过设置合适的PID参数,可以得到很好的动态特性
数字采样
图3 DC/DC变换器数字采样原理
数字控制中采样时刻的选取对控制策略有着很重要的意义图3展示了在DC/DC变换器中如何合适的设置ADC的转换时刻,以期得到准确的采样值上图中T1生成对称模式的PWM波,T1的比较寄存器可以用来存放需要生成的PWM波的占空比,通过改变比较寄存器的值,就可以得到期望占空比的PWM波在本例中ADC的控制寄存器设置的转换触发发生在ADC上升沿的中间处,也就是开关管导通的中间时刻,ADC转换完成之后将会触发一个中断,在中断服务子程序中,用户程序从ADC的结果寄存器中读取AD 的转换结果,执行数字控制器,更新PWM波的输出占空比,新的PWM波有效发生在下一个周期在图3可以看出,从控制器执行完PWM波更新到下个ADC中断触发来临,这中间有很多空闲时间,这就意味着如果系统得带宽足够的话,在这中间可以加入更多的控制器来控制多路的DC/DC变换器在Backgroun d Loop中可以执行其他的用户程序如通信等
PID控制
TI提供的数字电源开发包中有控制器的算法宏,该宏在ControlLawMacro.h头文件中,是基于一个2P/2Z 传递函数:
PID离散化的表达式如下所示:
2P/2Z传递函数:
可见,PID只是2P/2Z的一个特例,A1=-1和A2=0
那么PID的系数就如下所示:
Coef2P2Z_1[0] = Dgain * 67108 // B2
Coef2P2Z_1[1] = (Igain - Pgain - Dgain - Dgain)*67108 // B1
Coef2P2Z_1[2] = (Pgain + Igain + Dgain)*67108 // B0
Coef2P2Z_1[3] = 0; // A2
Coef2P2Z_1[4] = 67108864; // A1
Coef2P2Z_1[5] = Dmax[1] * 67108; // Clamp Hi limit (Q26)
Coef2P2Z_1[6] = 0x00000000; // Clamp Lo
用户可以通过定义或者改变Pgain、Igain、Dgain、来实现控制算法的调节为方便调试,在CCS中可以将上述的参数做成进度条,通过滑动进度条的方式来实现系统的实时调试
软件框架
软件框架如图4所示
图4 软件框架
设计实例
设计实例如图5所示,本设计有以下特点:
图5 设计实例。