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目前,，我國的大功率開關(guān)電源多采用傳統(tǒng)的 模擬控制方式,，電路復雜，可靠性差,。因此,，采用集成度高、集成功能強大的數(shù)字控制器設計開關(guān)電源控制器,，來適應不斷提高的開關(guān)電源輸出可編程控制,、數(shù)據(jù)通 訊、智能化控制等要求,。

2.數(shù)字控制器設計

本文設計的數(shù)字控制器,，采用TI公司24X系列DSP控制器中的TMS320LF2407A芯片作為主控制器,，主要功能模塊包括：（1）DSP與可編程邏 輯器件CPLD相配合實現(xiàn)全橋移相諧振軟開關(guān)驅(qū)動（2）偏磁檢測電路;（3）其他功能，如數(shù)據(jù)采集,、保護及外部接口等,。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

2.1移相控制波形的生成

TMS320LF2407A芯片包含兩個事件管理器EVA和EVB,，每個事件管理器都包括兩個通用定時器，通用定時器GPT1和GPT2對應于事件管理器EVA,，GPT1和GPT2對應于事件管理器EVB,，通用定時器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

通用定時器是PWM波形產(chǎn)生的基礎,，每個通用定時器都可以提供一路單獨的PWM輸出通道,。獲得周期脈寬的PWM信號的過程是：首先設置通用定時器 控制寄存器TxCON確定計數(shù)器的計數(shù)模式和時鐘源;然后根據(jù)需要的PWM波形周期設置周期寄存器TxPR;接著裝載比較寄存器TxCMPR，確定PWM 波形的占空比,。通過上述相應的設置即可獲得周期,、脈寬的PWM信號。

而輸出移相波形的關(guān)鍵是讓同一事件管理器中的兩個通用定時器同步工作,，并且在一個通用定時器從零開始計數(shù)的時刻,，賦予另一個通用定時器計數(shù)器不同的初值， 初值的大小決定兩個通用定時器輸出PWM波形的相位關(guān)系,。本文利用事件管理器EVA的兩個通用定時器GPT1和GPT2的同步工作,，產(chǎn)生移相波形。

為了避免因開關(guān)器件特別是IGBT器件在關(guān)斷時電流拖尾造成橋臂瞬時直通所造成的危害,，還需要在同側(cè)橋臂的開關(guān)器件控制波形中添加死區(qū),。因為PLD具有可 在線修改能力，可在PCB電路完成后隨時修改設計,，而不必改動硬件電路，因此本文采用ALTERA公司的EPM7000S系列的CPLD芯片,，通過編程生 成控制波形的死區(qū),。如圖3所示。

2.2磁偏檢測電路

在全橋電路中,，一對功率開關(guān)管在工作周期的前半部分和后半部分交替地通斷,，若它們的飽和壓降相等，導通脈寬也一樣,，則稱電路工作在平衡狀態(tài),。但若由于某種 原因?qū)е聝蓚€半周期內(nèi)施加在中頻變壓器上的電壓不相等（例如功率開關(guān)管的飽和壓降有較大差異）或是一對晶體管的導通脈寬不相等（例如由于存儲時間的不一 致、控制電路輸出脈寬不相等以及反饋回路引起的不對稱等）時,，功率轉(zhuǎn)換電路就工作在不平衡狀態(tài),。變壓器的磁通在一個周期終了時不能返回到起始點,，于是將在 一個方向增大，其工作區(qū)域?qū)⑵蛞粋€象限,，引起磁芯飽和從而導致功率開關(guān)管損壞,，逆變失敗，此即所謂“單向偏磁”,。

為了避免變壓器的飽和,，充分發(fā)揮數(shù)字控制器的優(yōu)勢，盡量簡化主電路的設計,，增加變壓器的利用率,，本文設計中采取以下方法來進行磁偏的檢測和控制。如圖4所 示,，通過互感器分別檢測變壓器的一次側(cè)正負半周的電流大小,，將檢測得到的值HCQ1和HCQ2進行比較，一旦某個半周的電流偏大超過一定的值,，則認為出現(xiàn) 了偏磁,，將該信號送入TMS320LF2407A的捕獲單元功能，產(chǎn)生捕獲中斷并通過中斷程序去調(diào)整相應橋臂的功率開關(guān)管驅(qū)動脈沖的寬度,，強制對變壓器進 行磁恢復,，防止變壓器飽和現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3數(shù)據(jù)采樣及濾波

為了確?？刂瓢迮c系統(tǒng)主電路的信號隔離,，數(shù)據(jù)采樣電路上采用與霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器接口，確保采樣輸入電路的信號與采樣輸出信號的*隔離,。

TMS320LF2407A芯片內(nèi)部集成了10位精度的帶內(nèi)置采樣/保持的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC）,。根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求，10位ADC的精度可以滿足電壓 的分辨率,、電流的分辨率的控制要求,，因此本文直接利用控制芯片內(nèi)部集成的ADC，就可滿足控制精度,。另外,，該10位ADC是高速ADC, zui小轉(zhuǎn)換時間可達到500 ns，也滿足控制對采樣周期要求,。

為了提高ADC數(shù)字采樣的精度,，減少軟件濾波的工作量，設計了低通濾波器對電壓和電流的信號進行處理,，以消除高頻信號的干擾和更好的消除線路以及空間的干擾,。

2.4保護功能

電源運行過程中，可能會發(fā)生一些異常狀態(tài),，如全橋電路出現(xiàn)直通使得原邊母線短路;副邊負載短路或者過流,、散熱器過熱等等,，需要在控制中加以保護。

在本文設計中,，利用了DSP 功率保護引腳PDPINT的功能對異常狀態(tài)進行檢測并能夠做到及時恰當處理,，做到系統(tǒng)的安全可靠運行。

保護電路采用窗口比較電路,，分別檢測功率開關(guān)管的過流信號,，輸出的短路信號和散熱器的過熱信號。設定保護的閥值,，一旦出現(xiàn)任何異常,，就可以立刻將保護信號 送入DSP 功率保護引腳PDPINT或者外部中斷信號IOPE-2，通知控制系統(tǒng)并采取相應的措施：對于原邊的短路以及副邊的短路采用不可恢復的保護方式,，立刻關(guān)閉 PWM驅(qū)動信號,，切斷電源的輸入，以防止其它更嚴重的危險發(fā)生;對于散熱器過熱等可恢復的保護信號,，則暫時關(guān)閉PWM輸出,，等狀態(tài)恢復后再重新恢復工作。

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