基于DSP56F8323的移相全橋軟開關(guān)DC-DC變換器

1、引言　
　　　　
　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電源的要求也越來(lái)越高。模擬電路固有的缺點(diǎn):精度差，所以對(duì)放大器的線性、可處理信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍有很多限制；溫度漂移大，系統(tǒng)調(diào)試不方便以及器件老化等問(wèn)題。這些缺點(diǎn)使得模擬電路在一些要求較高或者對(duì)接口、兼容要求高，溫度、噪聲敏感的場(chǎng)合很難達(dá)到令人滿意的效果。而隨著電路集成技術(shù)得提高，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的迅猛發(fā)展，其性能已經(jīng)可以滿足實(shí)時(shí)控制的要求；體積小重量輕，可用于小型化、便攜電源；而其價(jià)格的降低，使得數(shù)字控制系統(tǒng)有了更為普及的應(yīng)用。本文將一種新的DSP應(yīng)用于移相全橋DC-DC變換器中，取得了較好的效果。主電路拓?fù)湟葡嗳珮蜃儞Q器的工作原理，很多文獻(xiàn)中均已給出，這里限于篇幅，不再贅述。下面先介紹一下新的DSP。

2、DSP56F8323性能介紹

2.1 DSP56F8323的內(nèi)部主要資源如下：

　　(1) 一個(gè)脈寬調(diào)制模塊（Pulse Width Modulator）：包括6路PWM輸出口，3路電流檢測(cè)輸入口和3路故障信號(hào)輸入口，支持自動(dòng)死區(qū)設(shè)置；
　　(2)兩個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADCs）：包括24路模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入口，可對(duì)2路模擬信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣，ADC與PWM模塊可由定時(shí)器Timer C同步；
　　(3)兩個(gè)16位定時(shí)器單元（TMR）：對(duì)應(yīng)7個(gè)管腳，Timer A與積分解碼器（Quad Decoder）復(fù)用，Timer C與PWMA和ADCA復(fù)用；
　　(4)一個(gè)積分解碼器模塊：與Timer A復(fù)用一個(gè)管腳；
　　(5)一個(gè)FlexCAN模塊（CAN Version 2.0 B-compliant）：兩個(gè)管腳，分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸與接受；
　　(6)兩個(gè)異步串行通信接口模塊SCIs（Serial Communication Interfaces）；　
　　(7)兩個(gè)同步串行外設(shè)接口模塊SPIs（Serial Peripheral Interfaces）；
　　(8)一個(gè)專門的外部中斷管腳；

2.2 DSP56F8323的特點(diǎn)

　　DSP56F8323除了具有DSP共有的一些特點(diǎn)，比如哈佛結(jié)構(gòu)、單周期執(zhí)行乘加算法外，還具有以下一些新的特點(diǎn)：
　?。?）60MHZ的時(shí)鐘頻率。較高的時(shí)鐘頻率使得系統(tǒng)可以有較好的實(shí)時(shí)性。
　　（2）六路PWM輸出口可以配置位各自獨(dú)立輸出也可以設(shè)置位兩兩互補(bǔ)輸出，還可以有些獨(dú)立，有些互補(bǔ)輸出。比如，0，1路獨(dú)立，（2，3）（4，5）互補(bǔ)。擔(dān)需要注意的是，互補(bǔ)輸出的設(shè)置是有固定配對(duì)的，即只可以（0，1）（2，3）（4，5）配對(duì)互補(bǔ)輸出，而不可以將其他路配對(duì)?？梢栽O(shè)置各路輸出的極性為高有效或者低有效。高有效是指計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到模寄存器的值后，PWM電路輸出高電平；低有效則在此時(shí)輸出低電平。
　?。?）PWM輸出的兩種方式：邊沿對(duì)齊和中心對(duì)齊。
　　邊沿對(duì)齊是指計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到模寄存器的值后，PWM輸出發(fā)生跳轉(zhuǎn)，然后繼續(xù)計(jì)數(shù)到周期寄存器的值，此時(shí)PWM再次跳轉(zhuǎn)，而計(jì)數(shù)器的值清零，從零開始繼續(xù)計(jì)數(shù)。此種方式和TI公司的DSP工作方式相同。
　　中心對(duì)齊是指計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到模寄存器值后，PWM發(fā)生跳轉(zhuǎn)，然后繼續(xù)計(jì)數(shù)到周期寄存器后不是清零，而是進(jìn)行減計(jì)數(shù)，再次計(jì)數(shù)到模寄存器值后，PWM再發(fā)生跳轉(zhuǎn)。此中方式和TI的也相似，不過(guò)，不同于TI的是，在這種方式下，此DSP支持半周期中斷。所謂半周期中斷是指在計(jì)數(shù)器為零或者計(jì)數(shù)到周期寄存器值時(shí)，DSP可以自動(dòng)觸發(fā)中斷。在中斷程序種可以重載模寄存器的值，從而可以輸出不對(duì)稱的PWM波。這種功能可以方便地實(shí)現(xiàn)移相。
　?。?）8路12位AD轉(zhuǎn)換器
　　AD轉(zhuǎn)換的最高頻率可達(dá)5MHZ,即每次AD轉(zhuǎn)換只需要200ns?？赏ㄟ^(guò)SYNC信號(hào)觸發(fā)與PWM同步?？杀慌渲梦豁樞蚧蛘咄瑫r(shí)采樣，各采樣結(jié)果被保存到各自的結(jié)果寄存器中。支持轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷、過(guò)量程中斷以及過(guò)零中斷。
　?。?）無(wú)需仿真器。程序可以直接從JTAG口裝載入片內(nèi)Flash中，并且軟件自帶的PCMASTER 可以實(shí)時(shí)顯示各量的變化曲線，也可以在線修改程序中用到的各參數(shù)。

3、系統(tǒng)的框架

　　如圖1所示，采用傳統(tǒng)的移相全橋拓?fù)? DSP配置兩對(duì)PWM信號(hào)為互補(bǔ)輸出，根據(jù)需要設(shè)定一定的死區(qū)時(shí)間。各管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是固定占空比，通過(guò)改變移相角來(lái)校正輸出電壓。 DSP的三路AD采樣通道分別采樣輸出電壓、輸出電流以及原邊電感電流三路信號(hào)，軟件實(shí)現(xiàn)電壓電流雙閉環(huán)的PI調(diào)節(jié)。根據(jù)PI調(diào)節(jié)的輸出決定移相角的大小。

圖1