基于DSP的智能电源系统设计

电压外环设计

　　结合图3，可以得到电压电流双闭环控制系统的传递函数框图，如图4 所示。

　　2.2 电压电流采集、调理电路

　　为减小共模输入信号，可采用差动输入式电压放大电路和高共模抑制比的运放LM358，将输出电压按比例减小，减小为2 V 左右的信号经RC 低通滤波后送入DSP 的A/D.

　　系统需要检测的电流是并联BUCK 变换器各自的输出电流，将电流检测转换为电压检测，为减小采样电阻损耗，阻值取为0. 1 Ω 左右，故需放大电压小信号，为减小共模输入信号，采用两级放大，前级采用差动输入式电压放大电路，这里选择放大倍数为10 倍，放大后的信号经RC 低通滤波后送入DSP A/D.

　　信号调理模块主要是由增益可调的AD603 实现的，其放大倍数可以通过DSP 调节，由DSP 来判断当前信号幅度的大小，经过一定的运算处理后给出一一对应的数字量控制信号，然后经过DA 转换输出一个对应的模拟量来控制放大电路的增益，可让输出电压连续变化。AD603 通过软件控制输出，使之输出电压连续变化通过调节反馈电位器可实现输出幅度≥5 V，信号调理电路如图5 所示。

　　2. 3 DC/DC 变换器稳压方法和均流方法

　　采集的电压和电流信号送入DSP，经PI 算法，产生PWM 波，控制驱动电路产生脉宽可变的驱动脉冲，改变开关管开关时间，实现电压电流双闭环反馈调节，保持输出电压稳定，使输出电流按比例分配。

　　2. 4 过流保护

　　电压电流双闭环调节中，将检测到的电流信号与过流保护预设信号比较，若出现过流，则封锁PWM 输出脉冲，驱动脉冲消失，开关管关闭，由软件实现。

　　3 程序设计主程序流程图

　　如图6 所示。

　　4 系统测试

　　4. 1 硬件测试

　　将开关管驱动与BUCK 变换器的开关管相连，给IR2125 输入端加上PWM 波，测试系统开环运行情况，测量BUCK 电路在输入36 V 下的输出电压大小，改变负载测量电压波动，对信号调理电路可单独测试，电流检测电路输入几十mV 小信号，测量输出信号和纹波大小，测试其是否满足要求以及进一步改进。

　　4. 2 硬件软件联调

　　将信号检测模块与DSP 系统相连，DSP PWM 输出端与IR2125 的控制脉冲输入端相连，测试系统在电压和电流双闭环反馈调节下的运行情况及测量输出电压波动大小和电流的自动分配。

　　下面以设定分流比例，以36 V DC 输入，输出电压保持在（ 12. 0 ± 0. 4） V 以内，输出电流之和在5 ~ 20 A内变化进行系统检验， I1， I2 分别为两路输出的电流信号，测量结果见表1.

　　5 结语

　　本系统采用DSP（ TMS320F28335） 作为控制和计算中心，处理来自电阻采样而来的电流信号与电压信号，利用双闭环系统的PID 调节算法，使并联DC-DC输出稳定，并且可以实现均流，和任意给定的比例下准确分流，在过流时候封锁输出，故障消除自动恢复运行的保护设计，硬件电路简单，灵活性好，从测试数据与系统运行情况来看，本系统的误差较小，运行稳定可靠，经实地测试，能够较好满足现场的实际需要。实验结果表明该系统具有良好的推广和使用价值。