专利名称：一种基于dsp处理器的数字升压型开关电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关电源装置，尤其是一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置。
背景技术：
电源的发展经历了线性稳压电源与开关电源两个阶段。线性稳压电源，它的发展已经走过几十年的历史，其设计技术已经十分成熟，产品稳定度高，波纹小，且没有开关电源具有的干扰与噪音。这种电源满足许多应用场合的要求，但是有很多缺点体积庞大，重量大，耗费金属材料；效率很低，一般设计的线性稳压电源效率只有85%左右，浪费大量能源与建设节约型社会的理念相背离；由于其工作频率为工频，所以滤 波电容需要选取很大的容量。线性稳压电源有如此的鲜明的缺点，效率低、体积大、较笨重，随着社会的发展越来越不能满足人们需求，这就需要一种转换效率高，小型轻便的新型装置。由于DC/DC开关电源具有高效率，高功率密度和高可靠性等优点，越来越广泛地应用于通讯、计算机、工业设备和家用电器等领域。开关电源控制器经历了模拟控制器，单片机控制，这些控制都有频率的局限性。而基于DSP的开关电源控制器能克服这些缺陷，达到稳定、高频、高精度的要求，是当今开关电源控制器发展的趋势。模拟控制系统大量使用了运算放大器、比较器、电阻、电容等模拟器件，成本较低，但是这些器件随时间和温度的变化，极易产生温漂、易老化，从而导致了系统的不稳定。同时由于大量使用这些模拟器件，使得该类控制系统具有体积大、功耗高等缺点。而且该类控制系统设计完成后便不易更改，不可调节，导致其可移植性差，不能实现多种调节方式。总之，模拟控制电路在实际应用中存在控制精度低、动态响应慢、参数整定不方便、温度漂移严重、容易老化等许多缺点。单片机控制由于使用了多个控制芯片，电路比较复杂，并且经过多次信号转换，增加了信号延迟，限制了控制精度和稳定性的进一步提高。同时单片机工作频率较低，这也成为开关电源系统向闻频、闻精度方向发展的瓶颈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置。本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置，包括DSP处理器、驱动放大电路、Boost电路、米样电路、彳目号调理电路、保护电路、按键显电路；其中所述驱动放大电路的输入端接DSP处理器，输出端接Boost电路的输入端；所述采样电路的输入端接Boost电路的输出端；所述保护电路的输入端接采样电路的输出端，输出端接DSP处理器；
所述信号调理电路的输入端接采样电路的输出端，输出端接DSP处理器；所述按键与显示电路接DSP处理器。所述一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置中，DSP处理器为TMS320F2806 芯片。所述一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置中，TMS320F2806芯片由TPS70151芯片及其外围电路组成的双电源电路供电。本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果DSP处理器充分利用其内部强大资源、对输出电压、电流做PI控制，简化了电路结构，系统响应迅速，控制精度高。
图I为基于DSP处理器的数字式开关电源硬件电路图。 图2为数字式开关电源各模块内部主要元件接口分布图。图3为TMS320F2806处理器芯片外部电源模块电路图。图4为数字式开关电源半桥驱动芯片IR2104S外围电路。图5为电压为25V，比例参数Kp=O. 075,积分参数Ki=O. 20625时电压PI调整阶跃
特性图。图6为由PI调节的PWM瞬间捕捉信号与负载两端示波器交流耦合的输出电压信号不意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明如图I所示的一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置，包括DSP处理器、驱动放大电路、Boost电路、采样电路、信号调理电路、保护电路、按键显示电路。驱动放大电路的输入端接DSP处理器，输出端接Boost电路的输入端；采样电路的输入端接Boost电路的输出端；保护电路的输入端接采样电路的输出端，输出端接DSP处理器；信号调理电路的输入端接采样电路的输出端，输出端接DSP处理器；按键与显示电路接DSP处理器。如图I所示的基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置中，DSP处理器选用了TMS320F2806芯片，显示器为12864IXD，按键电路为4X4矩阵键盘，采样电路选用了 DALE公司0. 04欧姆、3W、％1精度的低阻值电阻，信号调理电路选用了增益为25的放大器AD620，驱动放大线路由半桥驱动芯片IR2104S及其外围电路组成，升压电路中的开关管选用了IRF540N。数字式开关电源各模块内部主要元件接口分布图如图2所示TMS320F2806芯片包括ADC采样模块、PWM产生模块、通用1/0接口，时钟电路以及电源电路均为TMS320F2806芯片的外围电路，键盘电路以及显示器通过1/0接口与TMS320F2806芯片连接。PWM作为半桥驱动芯片的输入信号得到开关管IGBT的驱动信号，由开关管IGBT、储能电感L、滤波电容C、续流二极管D组成的Boost电路在开关管IGBT的门极有驱动信号时工作。升压电路的输入信号为经过前置滤波电路滤波处理的直流电压，输出端信号经过后置滤波电路进入负载电路。采样电路选用了低阻值电阻，采集负载电路输出端的电压电流信号；信号调理电路将采集电路的输出信号放大后传送给ADC采样模块。ADC采样模块将放大后的输出模拟量转换为数字量后，对电压电流误差的数字量做PI控制得到新的PWM信号。保护电路在系统过压、欠压，过流、欠流时输出反馈信号至TMS320F2806芯片，TMS320F2806芯片产生中断信号，关闭ePWM模块输出PWM信号，直到电压、电流恢复正常。当设定输入电压Vin为12 18V，输出电压V。为24-36V，输出电流I。为50miT2A，电路效率90%，输出纹波50mv时，储能电感L利用公式(I)确定取值。升压电感按照限制电流脉动最小原则设计。考虑最差情况，输出功率最大，输入电压最低。此时输入电流最大，纹波也最大。
权利要求
1.一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置，其特征在于包括DSP处理器、驱动放大电路、Boost电路、采样电路、信号调理电路、保护电路、按键显示电路；其中 所述驱动放大电路的输入端接DSP处理器，输出端接Boost电路的输入端； 所述采样电路的输入端接Boost电路的输出端； 所述保护电路的输入端接采样电路的输出端，输出端接DSP处理器； 所述信号调理电路的输入端接采样电路的输出端，输出端接DSP处理器； 所述按键与显示电路接DSP处理器。
2.根据权利要求I所述的一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置，其特征在于所述DSP处理器为TMS320F2806芯片。
3.根据权利要求2所述的一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置，其特征在于所述TMS320F2806芯片由TPS70151芯片及其外围电路组成的双电源电路供电。
全文摘要
本发明涉及一种开关电源装置，尤其是一种基于DSP处理器的数字升压型开关电源装置。所述开关电源装置包括DSP处理器、驱动放大电路、Boost电路、采样电路、信号调理电路、保护电路、按键显示电路。采样电路采集的Boost电路输出量经过信号调理电路放大后进入DSP处理器，DSP处理器产生PWM信号驱动Boost电路开关管；在开关电源输出量超出保护电路的设定值时，保护电路的反馈信号令DSP处理器关闭PWM波信号输出，继而停止系统工作。本发明采用DSP处理器，基于ADC采样、PWM调制技术、结合比例积分PI算法对输出电压与电流控制，具有电路结构简单、响应快速、精度高的优点。
文档编号H02M3/00GK102946191SQ20121045998
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者李军科 申请人:无锡商业职业技术学院