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随着现代通信技术的飞速发展,通信设备不但要求电源系统提供更多通道、更低电电压和更高电流,而且还要求实现实时监控电源的工作状况,和远程计算机管理系统交换信息以及系统本身的自适应调节等功能。这些要求是传统模拟控制方案难以满足的,因此有必要运用数字控制技术将功率控制和电源管理等功能集成到单个芯片中,实现电源系统的智能化。软开关技术是电源系统向高频化、高效率、高功率密度方向发展的关键技术。谐振软开关技术是现代软开关技术的重要分支,其主要优点在于宽负载范围内都能实现软开关,容易实现高频化和高效率;谐振电流近似正弦波, EMI问题比较容易解决。过去,因谐振变换器对负载很敏感,需采用调频控制,不利于磁性元器件和稳定性设计而发展缓慢。近年来,随着意法半导体、安森美等半导体厂商相继推出谐振变换器专用控制芯片,业界掀起了研究谐振变换器特别是将LLC谐振变换器应用到通信电源、液晶电视背光电源、笔记本电脑适配器等领域的热潮。LCC谐振变换器常应用于高压小电流场合,本文以倍流整流不对称半桥LCC谐振变换器为实例研究LCC谐振变换器在低压大电流场合应用的可行性及其基于DSP的数字控制系统设计方法。
本文首先详细分析了倍流整流不对称半桥LCC谐振变换器的工作原理,运用基波近似法(FHA)建立了变换器的数学模型,得到了变换器直流增益表达式,利用MathCAD描绘了直流增益曲线,为谐振参数设计提供了理论依据。在此基础上利用Simetrix5.2软件对变换器进行了仿真,仿真结果表明该变换器在不同的输入电压和负载条件下,谐振电流呈正弦波,原边开关管均能实现ZVS开通、副边整流二极管 ZCS开通和关断,没有反向恢复问题。
然后,设计了基于NCP1395A的模拟控制电路,选择了样机的磁性元件参数。功率变压器采用无骨架结构形式,仅用一副PQ3220磁芯即可传输1000W以上功率。
其次,设计了基于TMS320F2808 DSP的数字控制系统,给出了硬件电路图、软件流程图以及核心模块的初始化程序。阐述了数字控制系统的控制周期与系统动态特性之间的关系,为实时数字控制系统设计提供了参考依据。
最后,对样机的实验波形和数据进行了分析,绘制了变换器的效率曲线和输出特性曲线,结果表明该变换器在低压大电流场合应用是可行的。