基于数字化控制的开关电源的研究

2．2基于数字信号处理控制的开关电源

利用高性能的DSP数字芯片对电源实现直接控制，可以简化控制电路的设计，再加上这些芯片有比较高的采样速度（TMS320LF2407内部的10、位A／D转换器完成一次A／D转换只需500ns）和运算速度，可以快速有效地实现各种复杂的控制算法I。基于DSP控制的开关电源原理结构如图3。


其中：DSP采用目前流行的TMS320LF2407，主要进行数字PID计算；复杂可编程逻辑器件CPLD根据DSP计算的结果生成数字PWM波形控制主功率变换器，这样避免了模拟PWM控制器中的双脉冲现象和半频现象，实现了PWM控制的完全数字化；AID转换电路用作电压、电流、温度等数据的采集，芯片可采用TLC5540芯片，也可采用TLC2543芯片，通过此AID转换电路采集的电压等信号，经数据总线低八位进入DSP，与标准正弦波信号进行比较，当检测到输出电压幅度高于标准正弦波信号时，按比例降低占空比，从而实现对开关电源输出正弦波和幅度的调DSP通过接口电路还可以扩展LCD、键盘进行人机交换以及通过串口RS-485或RS一232进行数据的通信等。

这种基于信号处理数字的开关电源，虽然DSP芯片结构复杂，成本比较高，而且DSP控制技术相对较难掌握，但由于芯片具有较高的采样速度和运算速度，可以快速有效地实现各种复杂的控制算法，实现对电源的有效控制，有较高的动态性能和稳压精度，因此，这种方式将会在今后开关电源的数字控制技术中发挥重要作用。

3 结束语

开关电源采用全数字化控制技术，可以有效地缩小电源体积，降低成本，大大提高了设备的可靠性和对用户的适应性，是今后开关电源发展的一种趋势。目前，在通信领域已经得到了较好地应用。该文给出的基于数字控制技术开关电源的两种方案，适用于不同的环境，我们可以根据采样速度、运算速度和控制算法复杂度等因素选择不同的方案。

编辑：博子