基于DSP的BUCK数字电源设计
基于DSP的数字开关电源系统分析
0引言我们将利用当前的电力电子技术来对于开关管开统一关闭时的比率进行控制，从而达到输出电压在总体上具有较高稳定性的电源称为开关电源。
开关电源主要包括PWM（脉冲宽度调制）控制IC以及MOSFET两个部分来共同组成。
开关电源与其他的电源相比不仅具有重量轻而且体积相对较小等优点，而且其最大的优势是整体效率更高。
文章主要就DSP数字开关电源系统进行研究和探讨。
1DSP的相关概述DSP（数字信号处理）的性质是一种基于数字运算处理的信息微处理器，迄今性工作的主要原理为：首先将模拟信号经过模数转换器转换成为排序为0以及1的数字序列，随后采用IFFT以及数字滤波等方式来进行数字的运算以及处理。
并且将所获取到的相关信号通过自身所具备的算法完成数字信号到控制量的转化和生成，最后通过PWM信号或者数模信号的转换器将其转化成为模拟信号或者是控制量[1]。
由于DSP本身具有很强的计算能力而且能够灵活的进行编程，目前我们采用DSP能够最多处理多大数亿条的各种相关的计算质量，与其他的相关处理器相比DSP在数字信号的处理方面具有其他处理器不可比拟的巨大优势。
2基于DSP的数字开关电源的整体设计以DSP为核心的数字开关电源具有非常强的综合性，该系统本身主要有软件以及其他的两个系统来共同的进行组成。
整个电路的开发以及设计的过程包含了电子工程以及软件工程等多个方面的相关的专业知识。
文章主要以飞思卡尔公司生产的MC56F8323型号的开关电源，来对于DSP系统之下的数字开关电源来进行整体的硬件设计和分析。
基于DSP芯片系统的数字开关电源主要由5个部分共同组成，分别为：EMC模块、DC—DC模块、控制器模块、EMC 模块以及驱动电路和控制器。
这其中，EMC模块起到的作用基于DSP的数字开关电源系统分析王岩（天津航空机电有限公司，天津300308）摘要:DSP（数字信号处理）是一项具有强大处理能力的新型技术。
将其应用在开关电源上面势必会在很大程度上提升开关电源的整体性能。
基于DSP的数字开关电源研究与实现
基于DSP的数字开关电源研究与实现摘要：开关电源具有体积小、重量轻和效率高等有点，被广泛应用到各个领域里。
随着数字技术的不断发展，将数字技术应用到开关电源的研究实现中，可进一步提高电源的开关性能。
本文首先简要介绍了DSP技术，进一步地研究了基于DSP数字开关电源的整体系统结构，最后细致深入地分析研究了基于DSP数字开关电源的硬件系统和软件系统，以期对今后基于DSP数字开关电源发展研究提供建议和参考。
关键词：DSP；数字控制；开关电源1引言随着现代电力电子技术的应用和发展，数字开关电源得以广泛利用。
开关电源集体积小、重量轻和效率高等优点与一身，被广泛应用于电子计算机、家用电器、交通设施、通信和工业设备等领域。
随着数字技术的发展，DSP芯片技术以数字处理方式对电源进行控制、可以得到稳定的输出电压和电流。
与传统的开关电源相比较，数字系统具有设计周期短，易实现模块化管理，大大减少模拟元件引起的不稳定和电磁干扰等优点，具有很强的适应性和灵活性，因此数字控制在开关电源中得到迅速发展及应用。
鉴于此，基于DSP的数字开关电源研究与实现简化了控制电路，减少功耗，提高了控制灵活性和设备的可靠性，是一个十分具有研究意义和应用价值的课题。
2DSP简要介绍DSP是数字信号处理器的简称，是一种依靠数字运算处理信息的独特微处理器，目前，它已经广泛应用到了信息与通信工程，电路与系统，集成电路工程，生物医学工程，物理电子学，导航、制导与控制，电磁场与微波技术，水声工程，电气工程，动力工程，航空工程，环境工程等现代自然科学和社会科学领域。
DSP的工作原理是：它接受模拟信号后再将其转换成“0”和“1”的数字序列，再对其进行修改、删除、强化等数学运算处理并在其他系统芯片中结合相应的控制算法把数字数据解译回模拟数据或实际环境所需要的格式。
DSP的可编程性灵活、计算能力强，具有强大数据处理能力和高运行速度，最高可执行数十亿条各种类型的计算指令，其执行能力远远强于其它处理器。
一个基于DSP的DC_DC开关电源设计方法(精)
电压环带宽取f cv =20kHz,相位域度为45。
电路的环路模型如图2所示。
其中Gp(s根据Buck电路的小信号模型如下:
在Matlab中分析G p (s的环路特性如下;
V in =3.3;R c =0.004;C =1800e -006;L=1e-006;R l =0.061;V omax =1.3;
M O V LX A R 5,@_C N T L _2P 2Z _F d b k :x :
;NetpointertoFdbk(XAR5M O V L X A R 6,_C N T L _2P 2Z _O u t :
x :
;NetpointertoOut(XAR6
M O V LX A R 7,C N T L _2P 2Z _C O E F F :x :
;_CNTL_2P2Z_Refoutputvoltage referencevalue
CNTL_2P2Z.macrox
M O V W D P ,#_C N T L _2P 2Z _R e f :x :M O V LX A R 4,@_C N T L _2P 2Z _R e f :x :
;NetpointertoRef(XAR4
P
W M
中图分类号:F407.61文献标识码:A文章编号:1673-0534(200610(a-0045-02
图3
图4图1电路模型
图2环路模型
(下转47页
因为λ<
0,故当t >20℃时δω>0,即转速表的示值稍高。相对误差为
对于带重锤离心器的转速表所引证的公
证,对于带圆环离心器的转速表同样也是适
基于DSP的数字开关电源设计与实现王超王茜文健
基于DSP的数字开关电源设计与实现王超王茜文健发布时间：2023-08-04T09:35:34.683Z 来源：《当代电力文化》2023年10期作者：王超王茜文健[导读] 本文研究了将DSP技术应用于开关电源设计的方法，旨在提升开关电源的性能。
首先介绍了DSP技术的特点和优势，然后结合MC56F8323芯片，对基于DSP的数字开关电源的硬件设计进行了分析。
其次介绍了基于DSP的数字开关电源硬件系统中的5个主要硬件模块的设计与实现方法，包括EMC模块、PFC模块、DC/DC电路模块、控制器模块、驱动电路模块。
通过本文的研究，可以为开发高性能开关电源提供指导和参考。
陕西长岭迈腾电子股份有限公司陕西省宝鸡市 721006摘要：本文研究了将DSP技术应用于开关电源设计的方法，旨在提升开关电源的性能。
首先介绍了DSP技术的特点和优势，然后结合MC56F8323芯片，对基于DSP的数字开关电源的硬件设计进行了分析。
其次介绍了基于DSP的数字开关电源硬件系统中的5个主要硬件模块的设计与实现方法，包括EMC模块、PFC模块、DC/DC电路模块、控制器模块、驱动电路模块。
通过本文的研究，可以为开发高性能开关电源提供指导和参考。
关键词：DSP技术；开关电源；硬件设计；MC56F8323；数字控制；性能提升引言：开关电源在现代电子设备中起着至关重要的作用，其性能的优劣直接影响到设备的稳定性和效率。
为了提升开关电源的性能，并满足日益增长的电源需求，研究人员开始探索将数字信号处理（DSP）技术应用于开关电源设计的方法。
DSP技术具有强大的处理能力和灵活性，可以对电源的各个环节进行精确的控制和优化，从而提高电源的效率和稳定性。
本文旨在研究基于DSP的数字开关电源的硬件设计与实现方法。
首先介绍了DSP技术特点和优势，包括高速运算能力、丰富的算法库和灵活的编程接口等。
其次选择了MC56F8323芯片作为数字开关电源的硬件平台，并对其进行了详细分析。
基于BUCK电路的电源设计
现代电源技术基于BUCK电路的电源设计学院：专业：姓名：班级：学号：指导教师：日期：目录摘要3一、设计意义及目的4二、Buck电路基本原理和设计指标42.1 Buck电路基本原理42.2 Buck电路设计指标6三、参数计算及交流小信号等效模型建立63.1 电路参数计算63.2 交流小信号等效模型建立10四、控制器设计12五、Matlab电路仿真175.1 开环系统仿真175.2 闭环系统仿真19六、设计总结23摘要Buck电路是DC-DC电路中一种重要的基本电路，具有体积小、效率高的优点。
本次设计采用Buck电路作为主电路进行开关电源设计，根据伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，通过交流小信号模型的建立和控制器的设计，成功地设计了Buck电路开关电源，通过MATLAB/Simulink进行仿真达到了预设的参数要求，并有效地缩短了调节时间和纹波。
通过此次设计，对所学课程的有效复习与巩固，并初步掌握了开关电源的设计方法，为以后的学习奠定基础。
关键词：开关电源设计Buck电路一、设计意义及目的通常所用电力分为直流和交流两种，从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，因此需要进行电力变换。
常用的电力变换分为四大类，即：交流变直流（AC-DC），直流变交流（DC-AC），直流变直流（DC-DC）,交流变交流（AC-AC）。
其中DC-DC电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包过直接直流变流电路和间接直流变流电路。
直接直流变流电路又称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，主要包括六种基本斩波电路：Buck电路，Boost电路，Buck-Boost电路，Cuk电路，Sepic电路，Zeta电路。
其中最基本的一种电路就是Buck电路。
因此，本文选用Buck电路作为主电路进行电源设计，以达到熟悉开关电源基本原理，熟悉伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，熟练的运用开关电源直流变压器等效模型，熟悉开关电源的交流小信号模型及控制器设计原理的目的。
基于DSP的反激式数字开关电源的设计
基于DSP的反激式数字开关电源的设计摘要：开关电源具有体积小、效率高等非常多的优越性，在微型计算机、通讯电源、家用电器等领域中得到了广泛的应用。
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、可配置性不强等诸多缺点。
随着微电子技术的不断发展，开关电源的数字化研究己成为开关电源的热点。
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、高频变压器、开关应力、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，应用高精度线性光祸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。
关键词：反激式开关电源 DSP 模糊PIDBased On the DSP Flyback Digital Switching Power Supply DesignAbstract :Switching power supply has the advantages of small volume, high efficiency advantages, in the micro computer, household appliances, communication power supply and other fields have been widely applied in. Analog control mode switching power supply temperature drift, poor anti-interference ability is not strong, can be configured. With the development of microelectronics technology, switching power supply switching power supply digital design has become a research hot spot.In this paper, the research and development of a DSP based flyback digital switching power supply, switching power supply is introduced. The basic principle, application status switch average method to build the large signal model. On this basis, combined with the design target, discussed the basic principle of selecting the parameters, such as the filter capacitor, switch stress, high frequency transformer, absorbing circuit structure and parameter, which is developed to meet user needs and have a high cost-effective products an important part. In the hardware aspect, in order to ensure superior output performance and isolation requirements, application of high precision linear optical woe designed output voltage sampling circuit; in order to safe and reliable operation of system, design of detecting, preventing device over-temperature failure; for the convenience of debugging and application, development of the friendly man-machine interface based on the LCD. In the control strategy, in order to ensure the system dynamic performance and robustness, the design of the fuzzy PID control algorithm, the system small signal model based on fuzzy rule table, design, using look-up table method to select parameters, reduce the complexity of algorithm. In order to overcome the interference of switch, EMI filter is designed, the system anti interference design in detail.Key words:Flyback switching power supply DSP Fuzzy PID目录1绪论 (1)1.1课题的研究背景及意义 (1)1.2开关电源的发展及趋势 (2)1.3开关电源数字化研究现状 (2)1.4本文主要研究内容及章节安排 (3)2开关电源设计的技术基础 (3)2.1开关电源概述 (3)2.1.1开关电源的基本组成 (3)2.2开关电源的模拟控制方法 (4)2.3开关电源的数字控制方法 (7)2.3.1开关电源数字控制的优势 (7)2.3.2开关电源数字控制的实现方式 (7)2.4开关电源的控制算法 (11)2.4.1 PID控制算法 (11)2.4.2控制算法的选择 (14)2.5 TMS320F2812简介 (14)2.6 本章小结 (16)3基于DSP的反激式数字开关电源的总体设计 (17)3.1系统性能指标 (17)3.2系统的硬件设计 (17)3.2.1系统硬件方案设计 (17)3.2.2输出电压检测电路设计 (18)3.2.3电流检测电路 (19)3.2.4驱动电路设计 (20)3.2.5温度检测电路 (21)3.2.6液晶显示模块接口 (21)3.2.7 EMI滤波器 (23)3.2.8抗干扰措施 (25)3.3系统软件设计 (27)3.3.1系统软件设计方案 (27)3.3.2主程序设计 (27)3.3.3 A/D中断子程序 (27)3.3.4辅助功能模块子程序设计 (27)3.3.5系统软件抗干扰措施 (29)3.4本章总结 (30)4结论与展望 (31)4.1结论 (31)4.2展望 (32)参考文献 (33)致谢 (34)1绪论1.1课题的研究背景及意义随着电力电子技术的高速发展，开关电源得到了广泛应用，日新月异的高科技产品也对开关电源提出了更高的要求。
基于DSP 的数控直流稳压电源的设计
2014 届毕业设计说明书数控直流稳压电源的设计院、部：电气与信息工程系学生姓名：指导教师：职称讲师副指导老师：赵定文职称工程师专业：班级：完成时间：2014年6月摘要在我们生活的各个角落都可以见到直流稳压电源的身影，我们用的手机、笔记本电脑、工业用的各种电子仪表等，它无处不在，在电子设备中发挥着不可替代的作用。
但是当前我们常见的直流稳压电源,多半是选用数字电位器来调节,通过调整数字电位器来调整输出电压。
现有的数字电位器的分辨率有限，常见的有32抽头，64抽头有限精密分压器电路构成，不能够满足所需的设计要求。
本文给以微处理器数据处理系统为核心部分，通过软件的运转控制系统工作，从而完成预设参数的功能操作。
将微处理器数字控制技术，有机地展。
微处理器不但拥有良好的集成性能, 而且都具有在线编程接口, 融入直流稳压电源的设计中，实现了直流稳压电源数字化的设计。
该设计是把220V的交流电压经过变压器变压成低电压的交流电，再经过整流电路变换为脉动的直流电压，后经过滤波电路滤去输出电压中的文波，最后通过采集电压信号，由DSP主控制器控制，DC/DC变换器输出所需要的稳压电源。
该电源具有LCD液晶的显示、键盘的数字输入调压、数字电位器调压精度高的特点。
通过软件编程，易于实现功能的扩还具备JTAG 仿真和下载功能; 含有片内看门狗电路、复位电路、时钟电路、键盘电路、液晶显示电路、数模转换电路、直流稳压电路和DC/DC变换电路组成。
本设计由微处理器控制输出数字信号，经过D/A转换器输出模拟量,在经过DC-CD变换器，最后输出设备所需要的电压。
基于DSP的数控直流稳压电源，利用了DSP微处理器精准的数据采集与高速的数据处理能力，以完成对直流稳压电源的稳定的控制，从而改善输出电压的精准度。
本电源可以用微处理器控制预设参数，以取代许多不准确的设计，带给我们不同程度的便利性和效率。
关键词：DSP控制器；DC/DC变换电路；直流稳压电源ABSTRACTIn every corner of our life can see the figure of dc regulated power supply, we use mobile phones, notebook computers, industrial use a variety of electronic instrument, etc., it is everywhere, in the electronic equipment plays an irreplaceable role. But the current common dc regulated power supply, we mostly use digital potentiometer to adjust, by adjusting the digital potentiometer to adjust output voltage. Resolution of existing digital potentiometer is limited, common 32 tap, tap 64 limited precision voltage divider circuit composition, are not able to meet the design requirements. This paper give the microprocessor data processing system as the core part, through the operation control system of software, so as to complete the function of the preset parameters.The microprocessor digital control technology, organically. Microprocessor not only has good integrated performance, and have online programming interface, into the design of dc regulated power supply, realized the digital dc regulated power supply design. This design is the 220 v ac voltage by transformer transformer into low voltage alternating current (ac), repass for pulsating DC voltage rectifier circuit transformation, after the filter circuit Wen Bo in the filter to the output voltage, final voltage signal through gathering, controlled by DSP main controller, DC/DC converter regulated power supply output needed. The power supply has a LCD digital display, a keyboard input voltage regulator, digital potentiometer, the characteristics of high precision voltage regulator. Through software programming, easy to realize the function expansion also has the JTAG simulation and download function; Contain internal watchdog circuit, reset circuit, clock circuit, keyboard circuit, liquid crystal display circuit, d/a conversion circuit, DC voltage circuit and DC/DC conversion circuit. This design is controlled by A microprocessor output digital signal, through D/A converter output analog quantity, after DC - CD converter, finally the voltage output devices needed.Numerical control dc regulated power supply based on DSP, using the DSP microprocessor precise data acquisition and high-speed data processing ability, to complete the control of the stability of dc regulated power supply, so as to improve the precision of output voltage. This power can use a microprocessor control default parameters, to replace many inaccurate design, bring us the convenience and efficiency of different level.Key words：DSP controller. DC/DC conversion circuit; Dc regulated power supply目录1 概论 (1)1.1 系统研究的背景和意义 (1)1.2 系统的研究现状及在发展趋势 (1)1.3 论文的总体结构 (2)2 系统总体设计方案 (4)2.1 系统的任务分析: (4)2.1.1 系统的功能特点分析 (4)2.1.2 性能指标 (4)2.2 系统的方案论证与选择 (4)2.2.1 方案一 (4)2.2.1 方案二 (5)2.3 总体设计方案 (6)3 系统硬件设计 (7)3.1 直流稳压电源的设计 (7)3.1.1 电源变压器 (7)3.1.2 整流电路 (8)3.1.3 滤波电路 (9)3.1.4 稳压电路 (10)3.1.5 保护电路 (11)3.2 开关变换器的设计 (13)3.2.1 BUCK 变换器基本工作原理 (13)3.2.2 滤波电容的设计 (14)3.2.3 滤波电感的设计 (14)3.2.4 占空比计算 (15)3.3 控制器的设计 (15)3.3.1 主控制器模块 (16)3.3.2 5V 电源的产生电路设计 (18)3.3.3 复位和WATCH DOG电路设计 (18)3.3.4 时钟电路 (19)3.3.5 TMS320C5402 的电源设计 (20)3.3.6 JTAG 仿真接口电路 (21)3.4 输入输出电路的设计 (22)3.4.1 键盘接口电路设计 (22)3.4.2 液晶显示电路设计 (24)3.4.3 模数转换模块 (25)3.4.4 数字电位器 (26)4 系统软件设计 (28)4.1 系统软件设计的方法及工具 (28)4.2 系统的主程序设计 (28)4.3 系统的子程序设计 (29)4.3.1 数模转换子程序模块 (29)4.3.2 键盘扫描子程序模块 (30)4.3.3 液晶显示子程序模块 (32)4.3.4 中断子程序模块 (32)5 系统的应用设计 (34)6 总结 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录一 (38)附录二 (39)1 概论1.1 系统研究的背景和意义随着科技技术的飞速进步,电子技术领域也得到了快速的提升,所以把电源技术带到了一个新的台阶。
基于DSP的电源数字控制研究毕业设计(论文)
学科门类：工学学校代码： 10287中图分类号：TM464 密级：公开硕士学位论文基于DSP的电源数字控制研究I目录摘要微电子集成技术的发展为电力电子控制技术提供了新的思路，由六十年代的分立元件发展到后来的集成电路、大规模集成电路、微处理器等，为功率变换的控制带来了极大的方便。
由此产生的数字控制方法因其可重复性强、耐用性强、适应性强等优点，越来越受到人们的重视。
本文采用数字信号处理器DSP建立数字控制平台，将开关电源的控制数字化，取得了良好的控制效果。
本文的主体由三个部分组成，分别在第二、三、四章进行阐述。
第二章介绍了DSP芯片的产生发展，对不同生产厂家生产的DSP芯片性能做了详细的介绍。
本文主要使用了两种DSP芯片，分别为Motorola公司的DSP56F8323和TI公司的TMS320LF2407A。
第二章在介绍过芯片性能之后，又分别就两种芯片的外围电路设计做了详细的介绍。
最后对两种芯片的性能做了分析对比。
第三章主要介绍单相功率因数校正的数字控制方法。
首先简单总结了谐波污染对电网的危害，指出了功率因数校正的必要性，并且介绍了目前常用的功率因数校正控制方法。
其次对单相功率因数校正功率电路中的主要元器件参数进行了设计和选择。
最后建立了单相Boost PFC电路的数学模型，介绍了数字调节器的设计方法，并进行了仿真和实验验证。
第四章主要介绍三电平逆变器的数字控制方法。
首先，分析介绍了空间矢量控制在三相三电平逆变器控制中的应用，采用了一种简单的空间矢量算法，简化了实时计算。
然后分析了不同空间矢量对直流电容电压的影响，提出了一种直流侧电容电压平衡的方法。
最后对提出的算法进行了仿真验证。
第一章为绪论，主要介绍了电力电子技术，电源控制技术，以及数字控制技术的发展情况，介绍了课题的研究背景和研究目的。
第五章为全文小结，总结了整个课题的研究内容，并提出课题的沿继研究工作设想。
关键词：数字控制，数字信号处理器，功率因数校正，三电平逆变器，空间矢量控制AbstractThe development of microprocessor provides a new method for switching mode power supply control —digital control. Digital control has many advantages such as repeatability, durability, adaptability and so on. This thesis focuses on the study, implementation and improvement of a DSP based digital controller.This thesis mainly includes three parts, which are described in detail in chapter 2, chapter 3, and chapter 4 respectively.Chapter 2 introduces the development of DSP chips. There are two kinds of DSP chip used in this thesis —Motorola’s DSP56F8323 and TI’s TMS320LF2407A. The hardware design of these two DSP chips is described in this chapter and the performance of these two DSP chips is compared at the end of this chapter.Chapter 3 focuses on the digital control of Power Factor Corrector (PFC). First, the damages of low power factor and the importance of PFC are presented. Secondly, the main parts of the hardware are designed and selected. Last, the control-to-output transfer function of Boost PFC converter is found. The parameters of digital adjuster are calculated. Simulink and experiment results prove the correction of the design.Chapter 4 focuses on the theory of Voltage Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) and its control strategy. A fast space vector modulation algorithm for 3-level 3-phase converter is also described in this chapter. Simulink results prove the correction of the control strategy.Keywords: digital control, Digital Signal Processor, PFC, 3-level inverter, Space Vector ModulationIII目录目录第一章绪论 (1)1.1电力电子技术概述 (1)1.2数字信号处理概述 (2)1.3课题背景和研究目的 (2)1.4本文研究的主要内容 (3)第二章数字控制器的原理及硬件构成 (5)2.1引言 (5)2.2DSP芯片的概述 (5)2.3DSP56F8323芯片及其外围电路设计 (7)2.3.1 DSP56F8323芯片介绍 (7)2.3.2 DSP56F8323外围电路设计 (9)2.3.2.1 供电电路 (9)2.3.2.2 BDM调试工具 (10)2.3.2.3 复位电路 (11)2.3.2.4 串口电路 (11)2.4TMS320LF2407A芯片及其外围电路设计 (11)2.4.1 TMS320LF2407A芯片介绍 (11)2.4.2 TMS320LF2407A外围电路设计 (13)2.4.2.1 供电电路 (13)2.4.2.2 时钟电路 (14)2.4.2.3 存储器接口电路 (14)2.5本章小结 (15)第三章数字功率因数校正 (19)3.1引言 (19)3.2功率因数和功率因数校正（PFC） (20)3.3B OOST PFC电路的控制方法 (21)3.4数字PFC硬件电路设计 (23)3.4.1 PFC主功率电路的拓朴结构 (23)3.4.2 主功率电路元件参数设计与选择 (24)3.4.2.1 设计要求 (24)3.4.2.2 升压电感设计 (24)3.4.2.3 输出电容选择 (25)3.4.2.4 功率管开关管和二极管的选择 (25)3.4.3 数字控制器硬件资源分配 (26)3.5B OOST PFC数字控制器设计 (27)3.5.1 电压环设计 (28)3.5.1.1 设计目标 (28)3.5.1.2 电压环功率级的数学模型 (29)3.5.1.3 电压环数学模型的离散化 (31)的计算 (32)3.5.2 前馈电压Vff3.5.3 电流环设计 (34)3.5.3.1 电流环功率级数学模型 (35)3.5.3.2 电流环数学模型的离散化 (35)3.5.4 数字PI调节器 (36)3.5.5 软件方案设计 (39)3.6仿真与实验 (41)3.6.1 MATLAB仿真 (41)3.6.2 系统实验 (43)3.7本章小结 (46)第四章三电平逆变器的数字控制 (48)4.1引言 (48)4.2空间矢量三电平逆变器的控制方法 (49)4.2.1 三电平逆变器的工作模式 (49)4.2.2 空间矢量调制 (53)4.3直流侧电压平衡 (57)4.4硬件设计 (60)4.4.1 逆变桥主电路设计 (60)4.4.2 箝位二极管的选择 (61)4.4.3 输出滤波器设计 (61)4.4.4 功率模块驱动隔离电路 (62)4.5仿真及试验结果 (62)4.6本章小结 (64)第五章结束语 (66)5.1全文小结 (66)5.2进一步工作展望 (66)参考文献 (68)攻读硕士期间发表的论文 (71)致谢 (72)V南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1.1 电力电子技术概述[1],[2],[3]电力电子技术（Power Electronics）是二十一世纪重要的关键技术之一。
基于DSP的数字逆变电源的设计(毕业设计)
本科毕业设计说明书基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计THE DESIGN OF DIGITAL INVERTER BASED ONTMS320LF2407A学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：2013年06 月01 日基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计摘要逆变电源是一种采用电力电子技术是进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。
逆变电源技术是一门综合性的产业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。
逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。
电源技术的发展使得数字控制系统控制的电源取代传统电源已成为必然。
逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。
目前逆变电源的核心部分就是逆变器和其控制部分，虽然在控制方法上已经趋于成熟，但是其控制方法实现起来还是有所困难。
因此，对逆变电源的控制和逆变器进行深入研究具有很大的现实意义。
随着现代科学技术的迅猛发展，逆变技术目前已朝着全数字化、智能化、网络化的方向发展。
而作为专用的DSP的出现，更是为研究和设计新型的逆变电源提供了更方便、更灵活、功能更强大的技术平台。
本文采用美国德州仪器公司(TI)新近推出的一种TMS320LF2407A数字信号处理器，作为逆变电源中的核心控制部分进行研究。
以实现所研制的逆变装置能输出标准的正弦交流电。
本文主要分析了变频电源技术现状、发展趋势和存在的难点，指出论文的研究内容和意义。
详细讨论了逆变器的SPWM调制法工作原理，介绍了数字实现时对称规则采样法和不对称规则采样法的特点。
通过分析SPWM波形产生规律和特点，选择了以不对称规则采样法为基础实现的单极性SPWM控制，并且具体介绍了DSP实现SPWM。
文中设计出了整个逆变电源的硬件结构，其主要核心部分是IPM和DSP控制部分。
基于DSP的数字开关电源设计与实现
Science &Technology Vision科技视界0引言开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,包括脉冲宽度调制(PWM)控制IC 和MOSFET 两部分。
与其它类型电源相比它不仅具有体积小和重量轻的优点,开关电源的效率也更高,因而开关电源被广泛应用于各个电子领域,如家电行业、交通设施、工业设备等等。
随着数字技术的发展,DSP 芯片技术日益成熟,DSP 芯片的功能也日益强大和完善,性价比不断上升。
DSP 芯片技术的完善也为开关电源应用数字控制提供了可行性方案。
本文就基于DSP 的数字开关电源的设计与实现进行探讨。
1DSP 概述DSP(数字信号处理器)是一种依靠数字运算处理信息的独特微处理器,工作原理如下:模数转换器接受模拟信号后再将其转换成0和1的数字序列,再对其进行数字滤波、IFFT 等数学运算处理[1]。
并结合相应的控制算法将数字信号生成相应的控制量,最后经过数模转换器或者PWM 信号将其转换成所需的形式,例如通过数模转换器将控制量转换成模拟信号。
DSP 的可编程性灵活、计算能力强,DSP 最高可执行数十亿条各种类型的计算指令,其执行能力远远强于其它处理器。
2基于DSP 的数字开关电源硬件整体设计基于DSP 的数字开关电源系统是一个综合性很强的系统,它由硬件系统和软件系统组成,基于DSP 的数字开关电源开发过程设计电子工程、软件工程等多个方面的知识。
本文结合飞思卡尔公司生产的MC56F8323开关电源,介绍基于DSP 的数字开关电源系统硬件设计。
基于DSP 的数字开关电源的硬件系统由EMC 模块、PFC 模块、DC-DC 模块、控制器模块、驱动电路五个部分组成,EMC 模块消除可消除200V 市电的共模和差模的干扰,同时减少开关管产生的高频干扰进入市电,从而减少市电受高频干扰的程度[2]。
PFC 模块的功能为提高电源的功率因子,减少无功功率;DC-DC 模块负责对不同的电压进行转换处理,将不同的电压转换成适宜的电压,再输出电压。
毕业设计·基于DSP的高压直流开关电源的设计正文
开关电源[1]是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和IGBT构成。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，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阔的发展空间。
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节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100KHz、用MOS-FET制成的500KHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。
要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。
然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。
这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。
其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。
不过，对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。
这种开关方式称为谐振式开关。
因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。
一种新型高效率四开关BUCK-BOOST电路设计
第32卷第3期2020年9月宁波工程学院学报JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVol.32No.3Sep.2020DOI:10.3969几i ssn.1008-7109.2020.03.003一种新型高效率四开关BUCK-BOOST电路设计陈张景宣，王峰，姚晓磊(宁波工程学院电子与信息工程学院，浙江宁波315211)摘要：针对传统开关电源精度低、效率低以及自适应能力差的问题，设计了一种基于LM5715电压转换器和DSP数字信号处理器的新型Buck-Boost电路。
LM5715在降压和升压模式下均采用电流模式控制，以实现出色的负载和线路调节°DSP处理器通过内部PWM电路实现四个开关管的导通控制，开关频率由外部电阻器进行反馈控制。
仿真结果表明，相比于传统的升压降压变换器,所设计的变换器具有较宽范围的输入电压、稳定的输出电压以及较高的电源转化效率，具有较好的实用性。
关键词：Buck-Boost电路；变换器；DSP；LM5715中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1008-7109(2020)03-0014-06Design of a New High Efficiency Four Switch Buck-Boost CircuitCHEN-ZHANG Jingxuan,WANG Feng,YAO Xiaolei(School of Electronic and Information Engineering,Ningbo University of Technology,Ningbo,Zhejiang,315211,China)Abstracts:Aiming at the low precision,low efficiency and poor adaptive ability of traditional switching power supply,a new Buck-Boost circuit based on LM5715voltage converter and DSP digital signal processor was designed.The LM5715adopts current mode control in both buck and boost modes for excellent load and line adjustment.The DSP processor achieved the on-off control of four switching tubes through the internal PWM circuit,and the switching frequency is controlled by the feedback from an external resistor.The simulation results show that the designed converter has a wide range of input voltage,stable output voltage and higher power conversion efficiency and has better practicality compared with the traditional step-up and step-down converter.Keywords:Buck-Boost circuit,converter,DSP,LM57150引言Buck电路和Boost电路是直流电源变换中最常用的两种设计方案，这两种电路经常一起出现在电路设计当中,Buck电路的输出电压小于输入电压,Boost电路的输出电压大于输入电压。
基于DSP2812的buck-boost变换器设计
文章 编 号 ：１００４—２８９Ｘ（２０１８）０４—００７４—０４
《电气 开 关 》（２０１８．Ｎｏ．４）
基 于 ＤＳＰ２８ １２的 ｂｕｃｋ—ｂｏｏｓｔ变换器设计
朱海猛 ，黄程 ，刘东 ，黄毅正 （广 西大学 电气工程 学院，广 西 南宁 ５３０００４）
摘 要 ：传统开关电源 已经有 了几十年的发展 ，但是传统 电源结构复杂并且很难做到智能化 ，近些年 来逐渐被数
中图分类 号 ：ＴＭ５７ｌ 来自文献 标识 码 ：Ｂ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｂｕｃｋ—ｂｏｏｓｔ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ２８１２
ＺＨ Ｕ Ｈａｉ—ｍｅｎｇ，Ｈ ＵＡＮ Ｇ Ｃｈｅｎｇ，ＬＩＵ Ｄｏｎｇ，Ｈ ＵＡＮＧ Ｙｉ—ｚｈｅｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ ｓｅｖｅｒａｌ ｄｅｃａｄｅｓ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐ－ ｐｌｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｄｉｆｉ ｃｕｌｔ ｔｏ ｂｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ，ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ＣＮＣ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ，ＣＮＣ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｕｎｄｅｒ ｎｏｒｍａｌ ｃｉｒｃｕｍ ｓｔａｎｃｅｓ ｉｓ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｒ－ ｒｅｎｔ ｍａｒｋｅｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａ ｂｒｏａｄ ｓｐａｃｅ ｆ ｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ＤＳＰ２８ １２－ｂａｓｅｄ ｂｕｃｋ－ｂｏｏｓｔ ｃｏｎｖｅ￣ｅｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｄｅｓｉｇｎ，ＤＳＰ ｃｈｉｐ ｕｓｉｎｇ ＴＩ Ｓ，ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｗｉｔｈ ｄｕａｌ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ＰＩ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ３０Ｗ ，ｔｈｅ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ８０％ ，ｗｉｔｈ ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ，Ｏｖｅｒ—ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ，ｔｏ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ＤＳＰ ｄｉｓｔａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；Ｂｕｃｋ—ｂｏｏｓｔ ｃ０ｎｖｅｒｔｅｒ；ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ；ＤＳＰ２８１２
基于DSP的大功率开关电源的设计方案
图1 系统组成框图
设铁芯中的磁通按正弦规律变化，即φ= φMsinωt，则：
式中，EM= ωWφ M="2"πfWφM，在正弦情况下，EM=√2E，φM=BMS，故：
式中，f为铁芯电路的电源频率；W 为铁芯电路线圈匝数；BM为铁芯的磁感应强度；S为铁芯线圈截面积。
电流采样的原理与电压采样类似，只是在电路中要通过电流传感器将电流信号转换为电压信号，然后再进行采集。
（5）保护电路
为保证系统中功率转换电路及逆变电路能安全可靠工作，TMs320LF2407A提供了输入信号，利用它可以方便的实现逆变系统的各种保护功能，具体实现框图：
图6 保护电路结构框图
根据变压器的同名端和接线方式，则开关管Q1的栅极电压为正，Q2的栅极电压为负。因此，此时是驱动QM1导通。反之若是PWM1为高电平，PWM2为低电平时，则是驱动Q2导通。四只二极管DQ1 ～DQ2的作用是消除反电动势对TCA422的影响。
（3）辅助电源电路
本开关电源电路设计过程中所需要的几路工作电源如下：
⑦输出阻抗低：1.4 Ω（典型）；
⑧闭锁保护：可承受1.5 A的输出反向电流；
⑨输入端可承受高达5 V的反向电压；
⑩能够由TTL或CMOS电平（3 V～18 V）直接驱动，并且输人端采用有300 mV滞回的施密特触发电路。
当TMS320LF2407A输出的PWM1为高电平，PWM2为低电平时，经过TCA422驱动放大后输出，在脉冲变压器一次侧所流过的电流从PWMA流向PWMB，，电压方向为上正下负。
基于DSP的充电器控制器设计
基于DSP的充电器控制器设计传统的电源多为模拟控制，虽然技术已经相当成熟，但是存在很多缺点：①控制电路的元器件比较多，电路复杂，所占体积较大；②灵活性不够，硬件电路设计好了，控制策略就无法改变；③不便于调试，由于所采用器件特性差异，致使电源的一致性较差，且模拟器件的工作点漂移，会导致系统参数的漂移。
模拟方式很难采用一些先进的控制方法，所以电源的数字化控制是发展的趋势。
充电器系统介绍此充电器设计功率为4.32kW，主要与某UPS配合使用。
设计最大的串联电池数为32个，最少为16个。
采用DSP进行控制，充电方式采用两段式。
与UPS配合时，UPS通过CAN通讯对控制器会下发充电指令，包括充电电压，充电电流的设定参数。
1 拓扑结构充电器拓扑结构由Boost电路与Buck电路级联而成，如图1所示。
在给电池充电时，Boost电路根据一定的条件启动，Buck电路则一直处于工作中。
2 控制结构Boost电路采用双闭环PI控制。
当恒流充电时，电压环的输出达到限幅，Buck电路采用单电流环闭环控制；当转为恒压充电后，则采用双闭环控制，恒压恒流可自动转换。
3 软件实现以T I公司所产的DSPTMS320LF2802自带的简单嵌入式操作系统为软件平台，在CCS3.3软件开发环境下编制充电器控制程序。
充电器控制器设计1Boost电路数字控制器设计①电路分析与建模由基尔霍夫电压电流定律得到：采用小信号的线性化模型，假设输入输出信号都是一个周期的平均值加扰动量，且扰动量在平衡点附近是线性关系，因为输入的波动不可控制，所以假设输入是稳定的，恒定值的微分为零，分别列恒定值与扰动的状态方程为化成传递函数的形式，将IL. Vps用（2）代替，则分别得到，D与他们的传递函数为本电路中，R=53、L=le-3、C=165*le-6、d=0.87、Vbus=525，因此可以得到输出电压对电感电流、电杆电流对开关占空比的传递函数分别为2 控制器设计①电流环电流环的截止频率选择为小于开关频率的10%左右，也就是12kHz左右（rad/sec）。
基于DSP的级联式数字开关电源研究
摘要摘要开关电源是现代电气设备稳定可靠工作的重要组成部分。
随着用电设备对电源性能要求的不断提高，传统模拟控制方式的开关电源逐渐被数字开关电源取代。
DSP技术的发展亦为先进控制理论及复杂控制算法的实现提供了强有力的支持。
本文针对高校电源实验装置体积大、电压等级高、灵活性差的现状，研究并设计了以TI DSP为核心控制器的级联式数字开关电源实验平台。
该实验平台具有宽电压输入、可调输出、抗干扰性强、稳定性好等优点，将极大方便高校学生进行电源类相关实验。
本文主要研究内容如下：(1)详细分析了前级Flyback变换器与后级Buck变换器的工作原理。
在此基础上，分别建立了Flyback电路和Buck电路的开环和闭环小信号模型。
(2)在控制策略方面引入了峰值电流控制与变论域模糊PID控制，详细分析了变论域模糊PID控制算法的控制机理，引入变论域模糊控制算法设计了一种变论域模糊PID控制器以提升系统的动态性能。
(3)完成了级联式变换器的闭环设计，分析了前级Flyback变换器闭环输出阻抗与后级Buck变换器的闭环输入阻抗的关系，引入了基于禁区理论的阻抗比稳定性判据，验证了级联式系统的稳定性。
(4)在MATLAB/SIMULINK仿真环境下建立了级联式电源系统仿真模型，验证了级联式系统的稳定性。
同时，验证了变论域模糊PID控制算法比传统PID 控制算法具有更好的控制效果，有效改善了系统动态性能。
(5)完成了级联式数字开关电源的软硬件设计。
根据系统性能指标，选择了TMS320F28027作为核心控制器，在硬件方面对高频变压器、主拓扑电感电容参数选择、驱动电路、采样电路、保护电路、辅助电源、液晶显示电路等进行了研究与设计。
同时采用C语言设计了基于TMS320F28027的软件程序。
最后，搭建了实验样机并进行了整机软硬件调试。
实验结果与仿真结果基本一致，验证了本文所提方案的可行性。
关键词：DSP；开关电源；级联式系统；变论域模糊PIDAbstractSwitching power supply is an important part of the stable and reliable operation of modern electrical equipment.With requirements for power supply performance of electrical equipment are increasing,traditional analog control mode of switching power supply is gradually replaced by digital switching power supply.The development of DSP technology also provides strong support for advanced control theories and implementation of complex control algorithms.In view of the large volume,high voltage level and poor flexibility of experimental devices for power technology in Colleges and universities,we developed a cascaded digital switching power supply experimental platform based on TI DSP as the core controller.The experimental platform can realize wide voltage input,adjustable output,strong anti-interference and good stability,which would greatly facilitates college students to carry out related power experiments.Specifically,the main research contents of this paper are as follows:(1)The working processes of the former Flyback converter and the latter Buck converter are analyzed in detail.Based on basic working principle,the open-closed-loop small signal models of Flyback circuit and Buck circuit are established respectively.(2)Peak current control and PID control are introduced in control strategy.The control principle of variable universe fuzzy PID control algorithm is analyzed in detail. And the variable universe fuzzy control algorithm is introduced to design variable universe fuzzy PID controller to improve the dynamic performance of the system.(3)The closed-loop design of cascade converter is completed.The relationship between the closed-loop output impedance of the former Flyback converter and the closed-loop input impedance of the latter BUCK converter is analyzed.The stability criterion of impedance ratio based on the forbidden zone theory is introduced to verify the stability of the cascade converter.(4)The cascaded power system simulation model is established under the MATLAB/SIMULINK simulation environment to verify the stability of the cascaded system.And the simulation results verify the feasibility of the fuzzy-PID control algorithm and the effect of improving the dynamic performance of the system.(5)The hardware and software design of cascaded digital switching power supply is completed.According to the system performance index,TMS320F28027ischosen as the core controller.In hardware aspect,The high-frequency transformer, main topology inductance and capacitance parameter selection,driving circuit, sampling circuit,protection circuit,protection circuit,auxiliary power supply,liquid crystal display,etc.are analyzed and designed.At the same time,the software program based on TMS320F28027is designed with C language.Finally,an experimental prototype is built and the whole machine is debugged. The experimental results are basically consistent with the simulation results,which verifies the feasibility of this scheme.Keywords:DSP;Switching Power Supply;Cascade System;Variable Universe Fuzzy PID目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)第一章引言 (1)1.1课题研究背景与意义 (1)1.2开关电源的发展现状与趋势 (1)1.3开关电源控制器 (3)1.3.1开关电源控制器发展现状及趋势 (3)1.3.2数字电源控制器发展状况 (5)1.4课题来源及主要研究内容 (6)第二章级联式变换器的结构及原理 (8)2.1级联式变换器的结构 (8)2.2Flyback变换器 (8)2.2.1Flyback变换器工作原理 (8)2.2.2Flyback变换器小信号模型 (10)2.2.3Flyback变换器闭环小信号模型 (15)2.3Buck变换器 (15)2.3.1Buck变换器工作原理 (15)2.3.2Buck变换器小信号模型 (16)2.3.3Buck变换器闭环小信号模型 (17)2.4本章小结 (21)第三章系统控制算法 (22)3.1峰值电流控制 (22)3.2PID控制 (24)3.3变论域模糊PID控制 (25)3.3.1隶属函数设计 (26)3.3.2输入输出变量模糊子集设计 (27)3.3.3模糊规则表设计 (28)3.3.4解模糊方法设计 (30)3.3.5伸缩因子设计 (31)3.4本章小结 (32)第四章级联式变换器稳定性分析与仿真 (33)4.1级联式系统稳定性分析理论 (33)4.1.1Middlebrook稳定性判据 (33)4.1.2基于禁区理论的阻抗比判据 (35)4.2级联式变换器稳定性分析 (36)4.2.1级联式变换器闭环设计 (36)4.2.2级联式变换器输入输出阻抗计算 (39)4.2.3级联式变换器阻抗匹配验证 (40)4.3级联式变换器仿真 (41)4.3.1级联式变换器的仿真模型 (41)4.3.2级联式变换器仿真实验 (42)4.4本章小结 (44)第五章级联式开关电源软硬件设计 (45)5.1系统总体方案设计 (45)5.2系统的硬件设计 (46)5.2.1核心控制器选择 (46)5.2.2高频变压器设计 (47)5.2.3Buck变换器设计 (50)5.2.4驱动电路设计 (52)5.2.5采样电路设计 (53)5.2.6保护电路设计 (53)5.2.7辅助电源电路设计 (54)5.2.8液晶显示电路设计 (55)5.3系统的软件设计 (56)5.3.1主程序设计 (56)5.3.2中断程序设计 (57)5.4本章小结 (59)第六章系统实验结果及分析 (60)6.1实验平台 (60)6.2稳态实验结果 (61)6.3动态实验结果 (63)6.3.1负载突变实验分析 (63)6.3.2电压突变实验分析 (64)6.4本章小结 (65)第七章工作总结与展望 (66)7.1课题研究工作总结 (66)7.2后续展望 (67)参考文献 (68)插图清单 (71)表格清单 (74)致谢 (75)第一章引言第一章引言1.1课题研究背景与意义随着电力电子技术的不断进步和社会的发展需要，开关电源凭借高效率、高功率密度、高可靠性等优点，在电源领域逐渐取代线性电源，取得了主导性地位并获得了广泛的应用[1]。
一种buck型数控电源的设计
设计应用图1 该电源的组成架构图2 转换电路结构示意图2 电路模块设计在该buck型数控电源设计中，电路模块设计是整个电源设计的重要组成部分，同时是设计工作的主要内容。
· ９７ ·图3 显示器串行显示2.3 PWM波驱动电路设计该电源中，PWM波驱动电路设计存在较大难度，也是实现数控电源的关键。
电路中单片机输出的波幅将滑动端的输出接到运算放大器的两个输入端进行差分放大，驱动电路设计如图4所示[7]。
图4 PWM波驱动电路2.4 其他系统设计除了以上组成模块外，该数控电源还需要设置基础的硬件系统模块，主要包含按键系统和过压保护系统。
这两个系统的设计与传统电源设计之间没有较大差异，在此不再赘述。
型数控电源在自动化生产中具有重要意义。
MSP430单片机设计了一种buck型数控电源，希望能对我国自动化产业的发展有所帮助。
俞宏洋，秦怀宇.基于STM32F334的数字BUCK电源.电子世界，2018，（7）：188-189.廖志凌，刘 康.一种新型基于二次型Buck变换器的交错并联LED驱动电源[J].电子器件，2018，41（1）：207-211.[3]廖志凌，刘 康，丁蔓菁，等.一种基于Buck-boost联二次型Buck拓扑的LED驱动电源[J].电子技术应用，2018，44（1）：143-146.[4]孔维功，李丽荣，贾耀华.基于数字控制Buck电路的DC-DC电源变换器仿真研究[J].电气传动，2017（10）：33-38.[5]王君阳，李业辉，杨鹏骆，等.基于MCS-51数控开关稳压电源[J].通信电源技术，201739-40，42.[6]周 鹏，蒋昌虎，钱 臣，等.数控机床一种直流变换器拓扑研究[J].锻压装备与制造技术，201461-63.[7]吕德深，梁承权.基于STC12C5A60S2与控电源的设计与实现[J].电子设计工程，2014127-130.。
基于DSP 的本质安全型数字开关电源的设计
基于DSP 的本质安全型数字开关电源的设计摘要院本文对本质安全开关电源的放电特性进行了分析，以此为理论依据针对矿井易燃易爆的特殊环境设计了一种基于DSP 的本质安全型数字开关电源。
Abstract: The paper analyzed the discharge characteristics of intrinsically safe switching power supply. As a theoretical foundation, ithelped me design digital intrinsically safe power supply based on DSP which works in mine - on explosive environment.关键词院本质安全；开关电源；DSP；数字控制Key words: intrinsic safety；switching power supply；DSP；digital control中图分类号院TN86 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）02-0051-020引言本质安全型开关电源在正常工作以及发生故障的情况下，所产生的电火花和热效应均不足以引燃矿井环境中存在的可燃性气体；电源中本质安全电路和非本质安全电路之间要有可靠的电气隔离；本质安全型开关电源要包含多重的限能保护电路。
为此本文设计一种基于DSP 的本质安全型数字电源（下文简称本安电源）。
1 本安电源放电特性分析电路主要包括电阻性、电容性、电感性三种形式，三种电路的放电特性各不相同。
在研究本安电源设计时，必须了解电容性电路放电的全过程，弄清电路放电规律[2][3]，图1 为电容性电路实验原理图。
本安电源电路主要由输入整流滤波电路、DC/DC 变换器、二级过流保护电路以及二级过压保护电路组成。
当127V 交流电通过整流滤波电路转化为直流电后，由DC/DC变换器将整流后的直流电压变换为24V 直流电压，所输出的直流电压经过第二级过流过压保护电路[4]进行限能保护，最终实现本质安全直流输出。