DSP智能功放開關(guān)電源設(shè)計(jì)

　1 引言
　　開關(guān)電源以體積小，重量輕，功耗低，效率高，紋波小，噪聲低，智能化程度高，易擴(kuò)容等，逐漸替代工頻電源，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備。高可靠性、智能化及數(shù)字化是開關(guān)電源的發(fā)展方向。音響功放要求電源隨著負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整輸出電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)功率，以提高電源動(dòng)態(tài)性能，降低音響功放內(nèi)部損耗，但目前的開關(guān)電源無法實(shí)現(xiàn)。選用TMS320F2812型DSP作為功放開關(guān)電源的主控制器，設(shè)計(jì)一種低功耗。適用于大型功放系統(tǒng)的新型的智能功放開關(guān)電源。
　　2 智能功放開關(guān)電源設(shè)計(jì)
　　圖1為智能音響功放開關(guān)電源的總體原理框圖，主電路采用交一直一交一直的結(jié)構(gòu)。輸入工頻220 V交流電路經(jīng)濾波電路后，再經(jīng)單相橋式整流電路輸出直流電壓；變換電路采用全橋移相逆變電路將前端直流電變換為高頻的交流電．然后經(jīng)二次整流濾波輸出穩(wěn)定的直流電壓；檢測電路對輸出電壓信號(hào)采樣后，送入控制電路，通過改變控制電路輸出脈寬占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓；保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)過壓和過流保護(hù)；功率檢測電路對變換電路電流采樣，當(dāng)輸出功率超過500 W時(shí)，產(chǎn)生過功率檢測信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制電路，降低輸出電壓：輔助電源電路為控制電路和各種運(yùn)放供電。
　　
　　2．1 功放開關(guān)電源模塊
　　圖2是功放開關(guān)電源的主電路，其中Vin是220 V交流輸入經(jīng)前端濾波和全波整流得到，電壓為300 V。為全橋逆變電路的輸入電壓。VQ1、VQ2、VQ3、VQ4為IRFP460型大功率MOSFET，用作變換器開關(guān)管。由于IRFP460型 MOSFET是多數(shù)載流子器件，開關(guān)速度極快，開通和關(guān)斷時(shí)間的典型值一般20 ns，具有較高的擊穿電壓和較大的工作電流。此外，MOSFET的輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)電路較簡單，只要在柵源之間加10 V左右的電壓，就可使其飽和導(dǎo)通。L4、C5、C6構(gòu)成輔助諧振網(wǎng)絡(luò)，考慮到變壓器原邊漏感，諧振電感LT的取值一般比實(shí)際值小，這里選用電感值為34 μH的非線性飽和電感1μF的，考慮到高頻脈沖變壓器T1磁飽和問題，原邊繞組串接防偏磁電容，VD15和VD16，VD17和VD18分別為全波整流二極管，L1、C13、EC1、EC2和L2、C14、EC3、EC4分別為+35 V和-35 V輸出回路的濾波電路。
　　
　　2．2 功放開關(guān)電源模塊控制電路
　　該控制電路以DSPTFMS320F2812為核心，主要包括產(chǎn)生移相脈沖波形、實(shí)時(shí)采樣、功率調(diào)節(jié)、過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過功率保護(hù)、濾波算法和全橋移相算法等功能。采用TMS320F2812內(nèi)置的16路12位高分辨率A／D轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)電壓、電流實(shí)時(shí)采樣．每通道的最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為80 ns，A／D轉(zhuǎn)換電路的輸入信號(hào)電平范圍為0～3 V。采樣后，通過軟件編程調(diào)整驅(qū)動(dòng)全橋逆變器開關(guān)管的PWM波形移相角，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，同時(shí)當(dāng)輸出電壓、電流過高或欠壓時(shí)，DSP調(diào)用相應(yīng)的子程序處理突發(fā)異常事件，起到保護(hù)作用。同時(shí)通過A／D采樣輸出電壓電流信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，可精確測量輸出功率，并調(diào)整事件管理器相關(guān)寄存器的值來調(diào)節(jié)輸出電壓。