1导言
近年来，跟着大功率开关电源的开展，对操控器的要求越来越高，开关电源的数字化和智能化也将成为未来的开展方向。现在，我国的大功率开关电源多选用传统的模仿操控办法，电路杂乱，可靠性差。因而，选用集成度高、集成功用强大的数字操控器规划开关电源操控器，来习惯不断进步的开关电源输出可编程操控、数据通讯、智能化操控等要求。
2.数字操控器规划
本文规划的数字操控器，选用TI公司24X系列DSP操控器中的TMS320LF2407A芯片作为主操控器，首要功用模块包括：（1）DSP与可编程逻辑器材CPLD相配合完成全桥移相谐振软开关驱动（2）偏磁检测电路；（3）其他功用，如数据收集、维护及外部接口等。操控体系结构如图1所示。
2.1移相操控波形的生成
TMS320LF2407A芯片包括两个事情办理器EVA和EVB，每个事情办理器都包括两个通用定时器，通用定时器GPT1和GPT2对应于事情办理器EVA，GPT1和GPT2对应于事情办理器EVB，通用定时器的结构如图2所示。
通用定时器是PWM波形产生的根底，每个通用定时器都能够供给一路独自的PWM输出通道。取得指定周期指定脉宽的PWM信号的进程是：首要设置通用定时器操控寄存器TxCON确认计数器的计数形式和时钟源；然后依据需要的PWM波形周期设置周期寄存器TxPR；接着装载比较寄存器TxCMPR，确认PWM波形的占空比。经过上述相应的设置即可取得指定周期、指定脉宽的PWM信号。
而输出移相波形的关键是让同一事情办理器中的两个通用定时器同步作业，并且在一个通用定时器从零开始计数的时刻，赋予另一个通用定时器计数器不同的初值，初值的巨细决议两个通用定时器输出PWM波形的相位联系。本文运用事情办理器EVA的两个通用定时器GPT1和GPT2的同步作业，产生移相波形。
为了避免因开关器材特别是IGBT器材在关断时电流拖尾形成桥臂瞬时直通所形成的损害，还需要在同侧桥臂的开关器材操控波形中添加死区。因为PLD具有可在线修正才能，可在PCB电路完成后随时修正规划，而不用改动硬件电路，因而本文选用ALTERA公司的EPM7000S系列的CPLD芯片，经过编程生成操控波形的死区。如图3所示。
2.2磁偏检测电路
在全桥电路中，一对功率开关管在作业周期的前半部分和后半部分替换地通断，若它们的饱满压降持平，导通脉宽也相同，则称电路作业在平衡状况。但若因为某种原因导致两个半周期内施加在中频变压器上的电压不持平（例如功率开关管的饱满压降有较大差异）或是一对晶体管的导通脉宽不持平（例如因为存储时刻的不一致、操控电路输出脉宽不持平以及反应回路引起的不对称等）时，功率转化电路就作业在不平衡状况。变压器的磁通在一个周期终了时不能返回到起始点，所以将在一个方向增大，其作业区域将倾向一个象限，引起磁芯饱满然后导致功率开关管损坏，逆变失利，此即所谓“单向偏磁”。
为了避免变压器的饱满，充分发挥数字操控器的优势，尽量简化主电路的规划，添加变压器的运用率，本文规划中采纳以下办法来进行磁偏的检测和操控。如图4所示，经过互感器别离检测变压器的一次侧正负半周的电流巨细，将检测得到的值HCQ1和HCQ2进行比较，一旦某个半周的电流偏大超越必定的值，则以为呈现了偏磁，将该信号送入TMS320LF2407A的捕获单元功用，产生捕获中止并经过中止程序去调整相应桥臂的功率开关管驱动脉冲的宽度，强制对变压器进行磁康复，避免变压器饱满现象的产生。
2.3数据采样及滤波
为了保证操控板与体系主电路的信号阻隔，数据采样电路上选用与霍尔电压传感器和霍尔电流传感器接口，保证采样输入电路的信号与采样输出信号的彻底阻隔。
TMS320LF2407A芯片内部集成了10位精度的带内置采样/坚持的模数转化模块（ADC）。依据体系的技能要求，10位ADC的精度能够满意电压的分辨率、电流的分辨率的操控要求，因而本文直接运用操控芯片内部集成的ADC，就可满意操控精度。别的，该10位ADC是高速ADC，最小转化时刻可到达500ns，也满意操控对采样周期要求。
为了进步ADC数字采样的精度，削减软件滤波的作业量，规划了低通滤波器对电压和电流的信号进行处理，以消除高频信号的搅扰和更好的消除线路以及空间的搅扰。
2.4维护功用
电源运转进程中，可能会产生一些反常状况，如全桥电路呈现直通使得原边母线短路；副边负载短路或许过流、散热器过热等等，需要在操控中加以维护。
在本文规划中，运用了DSP功率维护引脚PDPINT的功用对反常状况进行检测并能够做到及时恰当处理，做到体系的安全可靠运转。
维护电路选用窗口比较电路，别离检测功率开关管的过流信号，输出的短路信号和散热器的过热信号。设定维护的阀值，一旦呈现任何反常，就能够马上将维护信号送入DSP功率维护引脚PDPINT或许外部中止信号IOPE-2，告诉操控体系并采纳相应的办法：关于原边的短路以及副边的短路选用不行康复的维护办法，马上封闭PWM驱动信号，堵截电源的输入，以避免其它更严峻的风险产生；关于散热器过热等可康复的维护信号，则暂时封闭PWM输出，等状况康复后再从头康复作业。
2.5外部接口
运用DSP内部的I/O口来完成外围的附加操控功用，如：指示灯显现、主电路的缓起操控、输出接触器的操控、散热电扇的开关操控等；
外部通讯接口包括CAN总线接口和RS232接口。CAN总线接口可满意远距离数据传输要求，RS232接口可与人机设备接口。
外部CAN总线通讯接口选用TMS320LF2407A芯片的CAN操控器接口，运用用82C250作为CAN驱动芯片和外部设备通讯。CAN驱动芯片82C250独自供电，经过光耦将DSP内部CAN操控器的引脚CANRX和CANTX和驱动芯片82C250阻隔，以削减数字信号对CPU的搅扰。
RS232通讯接口运用TMS320LF2407A芯片包括的串行通讯接口SCI模块，它支撑CPU与其他运用规范格局的异步外设之间的数字通讯。SCI接收器和发送器是双缓冲的，每一个都有它自己独自的使能位和中止标志位。两者都能够独立作业，或许在全双工的办法下一起作业。本文规划中，CPU的SCI模块引脚SCIRX和SCITX经过光耦阻隔后和RS232串口驱动芯片MAX232相衔接，MAX232的输出选用3线传送办法，信号经过高速光耦阻隔后与外部设备衔接。
3．数字化充电电源使用实验
近年来，国内电动车相关技能迅速开展，怎么处理动力电池的快速而便利充电问题，成为电动车产业化链中非常重要的一环。而本文规划的数字操控器能很好的习惯数字化充电电源对操控器的要求，并进行了使用实验。
选用本文规划的数字化操控器的数字化充电电源主电路拓扑如下图5所示。
主电路开关器材选用IXYS公司的新式功率型MOSFET器材IXFN44N80（44A，800V，有续流二极管），输出整流二极管选用DESI2*61-10B（60A、1000V快康复二极管），输出滤波电感1mH，谐振%&&&&&%0.022µF，电路作业频率fs＝80kHz，死区时刻1µs。
数字化充电电源经过CAN2.0协议与动力电池组的BMS（电池办理体系）通讯，收集电池的相关数据（电池电压、电池温度、电池充电状况等），为充电办理供给参阅数值；经过RS232协议与计算机通讯，记载相关数据。实验框图如下图6所示。
实验中充电办法选用典型的电池三阶段恒流办法，数字化充电电源输入为三相交流电，输出直流电压规模300V～720V，输出电流规模0～30A。
动力电池组选用电动车用镍氢动力电池组（由426只单体组成，标称电压511V），充电选用三阶段恒流充电办法。
实验充电曲线如图7所示。数字化充电电源充电功率≥90%，稳压精度不大于1％，稳流精度不大于1％。
4定论
经过数字化充电电源使用实验，本文规划的移相全桥谐振软开关数字操控器不只完成了功率器材驱动、维护等主电路操控功用外，还供给了丰厚的外部通讯接口（CAN总线：CAN2.0协议；串口通讯：RS232协议），以及外部设备操控功用，经过DSP和CPLD编程，完成不同类型功率模块、不同输出要求的开关电源数字化操控。
本文的立异点在于运用DSP的强大数据处理功用和CPLD可编程特色，规划了具有数字化、智能化、通用性好的开关电源数字操控器，使得使用该数字操控器的开关电源具有很高的响应速度，能完成杂乱的输出特性，如满意电池充电进程中针对不同的充电战略所要求的充电曲线等，因而具有较广的使用远景。
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