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基于DSP的智能功放开关电源设计
发布时间:2014-12-09 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]
因此，增量式PID控制算法为：
式(3)和式(4)就是该控制程序的增量式PID控制算式。增量式PID控制与位置式PID控制相比仅算法不同，但它只输出增量，减少了DSP误操作时对控制系统的影响，而且不会产生积分失控。图3为基于TMS320F2812的PID控制器的实现框图。
2．3 功放开关电源的软件设计
基于DSP的功放开关电源的软件设计主要实现以下功能：
(1)全桥移相脉冲的产生 利用TMS320F2812事件管理器中两个比较单元直接输出电路脉冲。从移相基本原理来看，滞后桥臂相对于超前臂之间的驱动有一个周期性延时，其延时角即为移相角。设定由比较单元1输出的PWM1／PWM2分别驱动超前臂开关管VQ1、VQ3，由比较单元2输出的PWM3／PWM4驱动滞后臂开关管VQ4、VQ2。每个桥臂上下两管之间的驱动脉冲互补且带死区，固定超前桥臂的驱动在每周期的0时刻发出，则只要延迟移相角φ对应的时间，再发生比较事件则可得到滞后桥臂的驱动脉冲，从而实现0°～180°范围内的自由移相。
(2)过压、过流、过功率的检测和保护 基于DSP的功放开关电源具有过压、过流、过功率、过热等保护功能。发生异常时．系统进入异常中断服务子程序进行处理，并及时闭锁PW工型电感器M输出。为防止误动作，设定连续读取20个异常信号才认定为电路异常，否则不处理。各模块程序流程如图4～图6所示。
3 实验结果
依据前面的分析设计一台样机，开关频率为100 kHz，输出电压为±35 V和±42 V。对基于DSP控制音响功放开关电源进行带载实验，在轻载和重载条件下，输出电压纹波系数小于0．5％，输出电压精度小于O．5％。
图7为DSP的移相波形。其中，通道1为比较单元1的PWM1输出，为超前桥臂；通道2为比较单元2的PWM3输出。从图7可清楚看到通道2滞后通道1约135°。图8为滞后桥臂零电压开通临界波形，输入电压约为175 V，输出功率为100W。图8中通道1为功率MOS管栅源电压Vcs波形，通道2为电感器厂家功率MOS管漏源电压VDS波形。关断VDS时为175 V，由图8可看到VDS先降到0，然后Vcs上升。此时开通开关管为零电压开通。负载越重，零电压开通现象越明显。在输出功率400 W时，输入功率为440 W，全桥移相变换器的转换效率为90．9％。
实验结果表明：基于DSPTMS320F2812的功放开关电源输出波形良好，谐波含量少，可调节性优良，负载在全范围变化时，开关电源能够保持良好的输出性能，而且由于采用全桥移相软开关变换器，开关管工作在零电压开关状态，因此整个电源系统的功耗小，在高端大功率功放音响中具有较好的应用前景。
4 结论
将DSP作为音响功放开关电源的控制核心，实现了开关电源的数字控制绕行电感器，克服模拟控制系统中元件老化、热漂移等问题，并解决单片机控制电路负载、运算精度不高的问题。把全桥移相电路运用在音响功放开关电源中，有效地降低功放开关电源的内部损耗，使其应用于大功率音响功放系统。
利用TMS320F2812的软件硬件资源，实现PWM控制、滤波、采样及各种系统保护功能，简化控电感器厂家制电路，提高电源设计和制造的灵活性；另外该控制器可控性好，易扩展，容易升级维护。
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