基于DSP的Boost PFC軟開(kāi)關(guān)變換器研究

作者：時(shí)間：2012-04-09 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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模式7(t6～t7) VS關(guān)斷，Lr通過(guò)VD1與Cr2諧振，Cr2開(kāi)始充電，電壓從零開(kāi)始上升，由于VD1導(dǎo)通，uVS=uCr1也是從零開(kāi)始上升，因此VS是零電壓零電流關(guān)斷。VS關(guān)斷后，iLf開(kāi)始線性減小。t7時(shí)刻VD3導(dǎo)通，Cr1通過(guò)VD3放電。
模式8(t7～t8) 該階段Lr通過(guò)VD1繼續(xù)與Cr2諧振，Cr2繼續(xù)充電，Cr1通過(guò)VD3繼續(xù)放電，C0開(kāi)始充電，t8時(shí)刻VD0，VD2導(dǎo)通。
模式9(t8～t9) 該階段Cr2充電，Cr1放電，t9時(shí)刻Cr2反向電流過(guò)零，C0繼續(xù)充電。
模式10(t9～t10) 該階段iLr=iVD1，t10時(shí)刻Cr2反向電流再次達(dá)到零，充電結(jié)束，uCr2達(dá)到最大，iCr1也達(dá)到零，Cr2放電結(jié)束，uCr2達(dá)到最小，C0繼續(xù)充電。
模式11(t10～t11) 該階段iLf=iLr+iVD0，iLr=iVD1=iVD2=iVD3逐漸減小，t11時(shí)刻，iLf=iVD0，C0仍繼續(xù)充電。
模式12(t11～t12) 該階段VS仍關(guān)斷，iLf=iVD0=iC0+iR持續(xù)減小，iLf減小到零時(shí)下一個(gè)周期開(kāi)始。
通過(guò)上述電路分析，可見(jiàn)變換器沒(méi)有增加其他功率管，僅增加了無(wú)源無(wú)損器件即從理論上實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)過(guò)程：控制簡(jiǎn)單，無(wú)需采用互感方法就能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)能量的存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)移，直接在原有電路中全部回饋給負(fù)載；工作模式簡(jiǎn)單，整體效率高，在大功率應(yīng)用場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)優(yōu)勢(shì)明顯。

3 基于 DSP的PFC實(shí)現(xiàn)原理
在傳統(tǒng)數(shù)字控制Boost PFC中，基于雙閉環(huán)的平均電流控制模式得到了廣泛應(yīng)用。電壓環(huán)決定了參考電流的幅值并且保證輸出電壓穩(wěn)定，通過(guò)電流環(huán)使輸入電流跟蹤輸入電壓。在該控制方式中，需要采樣3個(gè)模擬信號(hào)：輸入電壓、輸出電壓和電感電流，通過(guò)DSP的信號(hào)控制電路將其變換成電壓信號(hào)。在每一開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，為實(shí)現(xiàn)PFC，DSP要完成復(fù)雜的計(jì)算，并且得到占空比來(lái)控制開(kāi)關(guān)管。為達(dá)到單位功率因數(shù)，在每半個(gè)線性時(shí)間內(nèi)，運(yùn)用占空比預(yù)測(cè)控制算法，提前計(jì)算出占空比。但可預(yù)測(cè)控制算法需要大量的輔助工作，且整個(gè)系統(tǒng)過(guò)于靈敏，不好控制。
在此采用一種新穎的控制算法，即在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)通過(guò)采樣負(fù)載電流和輸入電壓計(jì)算PFC占空比。整個(gè)系統(tǒng)的工作是從外部A／D進(jìn)行一次采樣開(kāi)始的。在DSP接收到采樣數(shù)據(jù)后，才開(kāi)始進(jìn)行運(yùn)算并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，因此可以采用定時(shí)器來(lái)控制外部A／D的采樣頻率。采樣的同時(shí)可以接收外部MCU給出的上下行信息、制式信息和GPIO上輸入的外部控制信息，這樣系統(tǒng)進(jìn)行一次計(jì)算所需的輸入電壓、電流信號(hào)便全部得到。每次A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束后產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)程序里使下一任務(wù)就緒，中斷服務(wù)程序結(jié)束后DSP開(kāi)始執(zhí)行下一任務(wù)，即對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出控制信息，然后就緒下一任務(wù)，輸出控制信息并保存有用的信息。如果此時(shí)收到SCI口中斷，就說(shuō)明用戶(hù)需要了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，便根據(jù)SCI得到的命令，從SCI發(fā)送相應(yīng)的信息。完成這一系列操作后，系統(tǒng)就可進(jìn)入等待狀態(tài)，等待下一次定時(shí)器中斷的來(lái)臨，觸發(fā)新一次A／D轉(zhuǎn)換。此時(shí)，可使DSP進(jìn)入睡眠狀態(tài)來(lái)減少功耗，由定時(shí)器中斷使DSP重新工作。程序框圖如圖2所示。

本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/149267.htm