【正文】 其程序流程圖如圖 314 所示。包括讀取輸出電壓信號，原方電流信號，其中還包括信號數(shù)值濾波，計(jì)算完畢誤差變化率后，根據(jù)誤差和誤差的變化率，查詢△ Kp助，△Ki，計(jì)算 Kp， Ki，完成 PI 運(yùn)算，執(zhí)行限幅操作，更新比較寄存器的值。系統(tǒng)初始化過程包括 A/D 口、 PWM口等的初始設(shè)定。 主程序設(shè)計(jì) 由于任務(wù)簡單，主程序負(fù)責(zé)循環(huán)鍵盤掃描，實(shí)時數(shù)據(jù)更新，等待 A/D 中斷到來，其流程圖如圖 312 所示。布設(shè)導(dǎo)線時應(yīng)盡量減少金屬化過孔，以提高整塊印制板的可靠性。 (6)選用標(biāo)準(zhǔn)元器件封裝。 (5)妥善處理邏輯器件的多余輸入端。 (4)妥善布設(shè)外連信 號線，盡量縮短輸入引線，提高輸入端阻抗。 (3)相鄰布線面導(dǎo)線采取相互垂直、斜交或彎曲走線的形式，以減小寄生藕合。走向，或成圓形、圓弧形，切忌畫成 900176。信號線、信號回路線所形成的環(huán)路面積要最小，要盡量避免長距離平行布線。布線密度應(yīng)綜合結(jié)構(gòu)及電性能要求等合理選取，力求布線簡單、均勻，導(dǎo)線最小寬度和間距一般不應(yīng)小于 ，布線密度 允許時，適當(dāng)加寬印制導(dǎo)線及其間距。 布線是印制電路板設(shè)計(jì)圖形化的關(guān)鍵階段，設(shè)計(jì)中考慮的許多因素都應(yīng)在布線中體現(xiàn)出來，印制板上銅箔導(dǎo)線的布局及相鄰導(dǎo)線間的串?dāng)_等因素會決定印制板的抗擾度，合理布線可使印制板獲得最佳性能。在本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中，選擇安裝了 的去藕電容來提供一個電流源，以補(bǔ)償邏輯器件工作時所產(chǎn)生的△ I 噪聲電流，防止器件從電源和接地分布系統(tǒng)中汲取該電流。 (3)使得門電路的輸出發(fā)生波形扭曲變形，從而增加相連門電路的工作延遲時間，嚴(yán)重時可使整個電路的機(jī)器工作周期發(fā)生紊亂，導(dǎo)致工作錯誤。如果△ I噪聲電壓足夠大，將使門電路的工作電源電壓發(fā)生較大的偏移，從而使芯片工 作異常，發(fā)生錯誤。同時，在一塊數(shù)字印制電路板上，常常是多個芯片共用一條電源線和地線，這樣一個芯片工作引發(fā)的△ I 噪聲電流將通過電源線和地線騷擾其他芯片的正常工作，這就是電路板級△ I噪聲電流。由于在集成電路內(nèi)，多個門電路共用一條電源線和地線，所以其他門電路將受到電源變化的影響，嚴(yán)重時會使這些門電路工作異常，產(chǎn)生運(yùn)行錯誤。在變換過程中，該門電路中的晶體管將發(fā)生導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)的轉(zhuǎn)換，會有電流從所接電源流入門電路，或從門電路流入地線，從而使電源線或地線上的電流產(chǎn)生不平衡，發(fā)生變化，這個變化的電流叫做△ I 噪聲電流?？刂齐娐贩栏蓴_的措施也是需要注意的問題。在不同頻率點(diǎn)和插入損耗下計(jì)算出的電路參數(shù)值中，選取符合設(shè)計(jì)要求的參數(shù)值即可。同樣的，在計(jì)算差模等效電路時，以共模扼流圈的漏電感 Le為自變量，在其他參數(shù)已知的條件下，可 求出差模濾波時所需的漏電感量值。共模電容 Cy 需滿足漏電流的要求，其值必須小于 ，差模電容 Cxl 一般取值在 1 5pF 之間。在已知 EMC 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相應(yīng)頻段下的插入損耗值時，可以先固定其中幾個參數(shù)值，設(shè)定一個參數(shù)為變量來進(jìn)行計(jì)算。在本系統(tǒng)抑制干擾信號時，重點(diǎn)還是放在共模干擾信號的抑制上。例如在 頻段不達(dá)標(biāo)，可以加強(qiáng)差模干擾信號的抑制，增大電容 Cx 的值或添加差模扼流圈 。5~30MHz 共模干擾為主。根據(jù)其特點(diǎn)可粗略地劃為三個頻段 : 差模干擾為主 。當(dāng)負(fù)載阻抗是高阻時，濾波器的輸出阻抗應(yīng)為低阻，反之亦然。我們可以利用這個反射原則，根據(jù) EMI 電源濾波器將要連接的具體源和負(fù)載阻值情況，設(shè)計(jì)其電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)來獲得滿意的抑制效果。當(dāng)處于失配狀態(tài)時， EMI信號會在它的輸入和輸端口產(chǎn)生反射。圖 39和圖 310給出單環(huán)和雙環(huán)電源濾波器的典型電路，前者為一般性能電路，后者為高性能電路。 EMI 濾波器 EMI 電源濾波器是一種由電感、電容組成的低通濾波器，它允許直流或工頻 (5OHz、 40oHz)信號通過，對頻率較高的其他信號有較大的衰減作用。這里，僅利用它實(shí)現(xiàn)漢字圖形液晶顯示器的部分。所以，僅僅通過一片 EPM7064s，可以實(shí)現(xiàn) DSP 所有的外圍接口電路以及等待時序的插入。由于 CPLD 具有引腳重定義功能，使得 PCB板的設(shè)計(jì)要簡化得多。該電路是通過 CPLD 芯 片 EPM7O64S 來實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中還需注意，由于該液晶顯示模塊是 SV 設(shè)備，所以在連接控制線、數(shù)據(jù)線時需要加電平隔離和轉(zhuǎn)換設(shè)備，可以使用 74Ivc4245芯片。 E為允許輸入信號線 (數(shù)據(jù)讀 /寫操作允許信號 )，高電平有效。側(cè) W是讀 /寫控制端，低電 平寫顯示模塊，高電平讀顯示模塊。將液晶模塊映射在 DSP 的 XZCS6 區(qū)上，由于制造商已經(jīng)裝配好了液晶顯示驅(qū)動和分壓電路，并提供了驅(qū)動電路接口，使得液晶顯示模塊和微處理器的接口十分方便。 為了匹配讀寫慢速設(shè)備的要求，利用 TMS320F2812 的 XREADY 信號和相關(guān)的外部讀 /寫控制信號，通過CPLD 芯片，來實(shí)現(xiàn)外部硬件等待電路。所以，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的外部硬件等待電路來擴(kuò)展 DSP 的讀 /寫周期。在 E為高電平時，該液晶模塊處于使能階段。其讀 /寫時序圖分別如圖 36和圖 37所示。 圖 35溫度檢測電路 輸出電壓表達(dá)式 )( 120 RvTRv ref?? (37) 其中， vo 為 AD輸入電壓， vref為參考源輸出， T為溫度 (AD590 通過的電流）。 圖 34 驅(qū)動電路 溫度檢測電路 為了保證系統(tǒng)安全，系統(tǒng)溫度需要實(shí)時監(jiān)控，本設(shè)計(jì)采用溫度傳感器 AD59O，檢測溫度皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 信息，由于需要精確的參考電源，選用 AD581 作為參考源，溫度傳感器 AD590 是美國模擬 器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源，溫度和流過兩端的電流成正比，測量范圍為一55OC~1500C，適合本設(shè)計(jì)的需求?？紤]到發(fā)光二級管的額定電流為 20毫安，下拉電阻選擇R=15O 歐姆。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 33電流采樣電路 驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 開關(guān)電源的開關(guān)頻率較高，通常選用 MOSFET 功率開關(guān)， MOSFET 屬于電壓型器件，驅(qū)動電路相對簡單，常用的有專門驅(qū)動芯片和簡易分立驅(qū)動，專門驅(qū)動芯片如 IR2110， IR211 等驅(qū)動，采用了自舉技術(shù)，簡單可靠，且具備完善的保護(hù)功能。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 32 高線性度采樣電壓隔離反饋電路框圖 推導(dǎo)輸出電壓與測量電壓的關(guān)系，容易求 得 32121 )( RRR uRI fpd ?? （ 34） fpd RIu ?? 20 （ 35） 故 ff uKRRR RRu ???332120 )( （ 36） Ipd1,Ipd2取值范圍為 5~100uA,考慮到 TM320F2812 內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換電壓允許范圍， u0的取值應(yīng)該小于 3伏，Rf=R3=30000?， R1=R2=5000? 電流檢測電路 開關(guān)電源的電感電流檢測方法有很多，有效且經(jīng)濟(jì)的方法是電阻檢測、電流互感器檢測，因電流互感器檢測方法較復(fù)雜，故本文 采用電阻檢測法，直接用電阻檢測原邊電感電流，如圖 33 所示。 If的峰值可達(dá) 40mA，一般在 120mA 之間，因此根據(jù)輸入輸出電流傳輸比典型值 %可得 Ipd1 和Ipd2 的值一般為 5 100uA。K3為傳輸增益，其典型值為 ，范圍為 ~。該光分別照射在 PDI和 PDZ 上，反饋光電二極管吸收 LED 光通量的一部分，從而產(chǎn)生控制電流 : fpd iKI ?? 11 (31) 該電流用來調(diào)節(jié)壽以補(bǔ)償 Dl的非線性。它由發(fā)光二極管 LED、反饋光電二極管 PDI、輸出光電二極管 PDZ 組成。本文采用 HCNR200 型高線性度光耦對采樣電壓進(jìn)行隔離的反饋控制電路。對于需要較高的線性度及較高頻帶寬度的開關(guān)電源閉環(huán)控制系統(tǒng)而言，線性光禍實(shí)現(xiàn)電氣隔離是一種較佳的選擇。輸出信號和輸入信號成線性關(guān)系的光電禍合器為線性光電禍合器。 圖 31 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖 輸出電壓檢測電路設(shè)計(jì) 在隔離開關(guān)電源的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)控制電路的安全工作和隔離，避免將輸出電皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 路的噪聲引入控制回路，對輸出采樣電路與控制電路進(jìn)行隔離是必須的。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)分為電源主電路和控制電路兩部分，通過 TMS320F2812 實(shí)現(xiàn)勵磁電流，輸出電壓采樣以及閉環(huán)控制。 (5)電壓紋波士 60mV。 (4)額定輸出功率 P。 (2)輸入電壓頻率 :f=50(1 士 5%)HZ。 系統(tǒng)性能指標(biāo) 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是把開關(guān)電源的優(yōu)良特性與 DSP 系統(tǒng)自動檢測和控制技術(shù)相結(jié)合，力皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 求達(dá)到功率轉(zhuǎn)換效率高 (80%以上 )、發(fā)熱 (損耗 )小、體積小、重量輕、電壓、負(fù)載穩(wěn)定度高、保護(hù)電路完善、對電網(wǎng)電壓及頻率大范圍變化的 適應(yīng)性強(qiáng)、數(shù)字顯示方式等。最后簡單的對 DSP芯片 TMS320F2812 進(jìn)行了簡單的介紹。從開關(guān)電源的模擬控制方法和數(shù)字控制方法兩種不同的角度對開關(guān)電源的控制方法進(jìn)行分類研究，對 PWM 控制、 PFM 控制、 PWM 一PFM 混合控制、基于單片機(jī)控制、基于 DSP 控制和基于 FPGA 控制等方法的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的說明。 本章小結(jié) 本章對開關(guān)電源的設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行了簡單的介紹，首先介紹了開關(guān)電源的基本組成。增強(qiáng)型控制器區(qū)域網(wǎng) (eCAN)模塊 :該模塊完全兼容 協(xié)議，可以在有干擾的環(huán)境里使用上述協(xié)議，串行與其他控制器通信，傳輸速度高達(dá) 1Mb/S?？捎糜谕綌?shù)據(jù)通信。它允許可編程長度 (1 至 16 位 )的串行位流 (bit stream)以可編程的傳輸速率移入移出器件。 兩個異步串行外設(shè)通信口 (SCI):SCI 即通用異步收發(fā)器 (UART)支持 RS232 和 RS485 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全雙工通信模式，用來與上位機(jī)的通信。 F2812 還支持 3 個可屏蔽的外部中斷 (XINTI、 XINTZ、 XINT13)，其中引腳 XINT13 和不可屏蔽外部中斷XNMI 引腳復(fù)用。初始化時中斷矢量表可以被移植并在操作過程中允許用戶更新。該模塊用以管理從外設(shè)和其他外部引腳來的中斷請求，可支持高達(dá) 96 個獨(dú)立中斷。內(nèi)建雙采樣保持電路和參考電平，可大大簡化硬件設(shè)計(jì)，為模擬控制環(huán)路的完成提供了關(guān)鍵支持。其中可利用事件管理器的定時中斷來定時啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，進(jìn)行實(shí)時采樣。一次可執(zhí)行最多 16 個通道的自動轉(zhuǎn)換，可工作在 8 個自動轉(zhuǎn)換的雙排序工作方式或一組 16皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 個自動轉(zhuǎn)換通道的單排序工作方式，可編程為順序采樣和雙路同步采樣。利用雙緩沖的 ACTRX 寄存器，死區(qū)產(chǎn)生器的輸出狀態(tài)可以被高速配置及改變。由 3個具有可編程死區(qū)的全比較單元產(chǎn)生獨(dú)立的 3 對 PWM 信號，由通用定時器比較單元產(chǎn)生獨(dú)立的兩路 PWM 信號。 TMS32OF2812 化化的事件管理器包括靈活的脈寬調(diào)制生成器、可編程通用定時器、無縫捕獲和解碼器接口。 TMS320F2812 芯片系統(tǒng)組成包括 :CPU、片內(nèi)存儲器、中斷管理模塊、事件管理器模塊、片內(nèi)集成外圍設(shè)備等。綜合以上分析，同時根據(jù)控制算法必須簡捷有效的要求，本設(shè)計(jì)中采用模糊 PID 控制算法來完成控制回路的設(shè)計(jì)及輸出電壓動態(tài)性能的改善。模糊 PID 控制算法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要建立準(zhǔn)確的變換器數(shù)學(xué)模型，而依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，非常適合于 DCDC 變換器這樣的強(qiáng)非線性系統(tǒng)。如果濾波電感、濾波電容和開關(guān)頻率固定不變，那么不同的控制策略將會達(dá)到不同的系統(tǒng)動態(tài)性能。目前，各種應(yīng)用場合對電源的動態(tài)性能提出了越來越高的要求，其中輸出電壓的超調(diào)與恢復(fù)時間被認(rèn)為是最重要的指標(biāo)。整個控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 217 圖所示。其基本思想是基于專家經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)域知識，總結(jié)出若干條以 IF(條件 )THEN(作用 )形式表示的模糊控制規(guī)則，構(gòu)成描述具有不確定性復(fù)雜對象的模糊關(guān)系。 圖 215 位置式 PID 算法控制原理圖 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 216 位置式 PID 控制算法流程圖 （ 3）模糊 PID 控制算法 模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能控制 ，其基本概念是由美國學(xué)者查德于 1965 年首先提出的。還有一些改進(jìn)算法如積分分離法，遇限削弱積分法，不完全微分法，微分先行法和帶死區(qū)的 PID 控制算法等。因此，連續(xù)域 PID 控制算法不能直接使用，需要采用離散化方法。 PD控制的作用類似相位超前補(bǔ)償器，它影響高頻段，不僅增大相位超前角，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時增大系統(tǒng)的帶寬，使得系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ○ 3 微分環(huán)節(jié) :能反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減小調(diào)節(jié)時間。 ○ 2 積分環(huán)節(jié) :主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高。 PID 控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值 r(t)與實(shí)際輸出值 y(t)構(gòu)成的控