基于 ARM 的 BUCK 型開關電源的設計 王元月 （紹興職業技術學院 機電工程學院， 浙江 紹興 312000） 摘要： 為了滿足計算機、 通訊等行業對高性能電源產品的需求， 提出了一種基于 ARM 的 BUCK 型開關電源的設計 方案。 文中介紹了 BUCK 型的控制方式和并聯均流技術， 并在此基礎上給出了系統的硬件電路設計和嵌入式操作系 統軟件設計。 一并討論了過流保護、自動恢復等實際問題的實現方案。 實際應用表明， 基于 ARM 的 BUCK 型開關電 源具有高效率、高可靠性和高安全性的特點， 且其體積小、重量輕， 達到了設計要求。 關鍵詞： 開關電源； 并聯均流技術； 硬件電路設計； 軟件設計
上傳時間： 2022-02-23
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基于TMS320F28335的開關電源模塊并聯供電系統原理圖+軟件源碼一、系統方案本系統主要由DC-DC主回路模塊、信號采樣模塊、主控模塊、電源模塊組成，下面分別論證這幾個模塊的選擇。1.1 DC-DC主回路的論證與選擇方案一：采用推挽拓撲。 推挽拓撲因其變壓器工作在雙端磁化情況下而適合應用在低壓大電流的場合。但是，推挽電路中的高頻變壓器如果在繞制中兩臂不對稱，就會使變壓器因磁通不平衡而飽和，從何導致開關管燒毀；同時，由于電路中需要兩個開關管，系統損耗將會很大。方案二：采用Boost升壓拓撲。 Boost電路結構簡單、元件少，因此損耗較少，電路轉換效率高。但是，Boost電路只能實現升壓而不能降壓，而且輸入/輸出不隔離。方案三：采用單端反激拓撲。 單端反激電路結構簡單，適合應用在大電壓小功率的場合。由于不需要儲能電感，輸出電阻大等原因，電路并聯使用時均流性較好。方案論證：上述方案中，方案一系統損耗大，方案二不能實現輸入輸出隔離，而方案三雖然對高頻變壓器設計要求較高，但系統要求兩個DCDC模塊并聯，并且對效率有一定要求。因此，選擇單端反激電路作為本系統的主回路拓撲。1.2 控制方法及實現方案方案一：采用專用的開關電源芯片及并聯開關電源均流芯片。這種方案的優點是技藝成熟，且均流的精度高，實現成本較低。但這種方案的缺點是控制系統的性能取決于外圍電路元件參數的選擇，如果參數選擇不當，則輸出電壓難以維持穩定。方案二：采用TI公司的DSP TMS320C28335作為主控，實現PWM輸出，并控制A/D對輸入輸出的電壓電流信號進行采樣，從而進行可靠的閉環控制。與模擬控制方法相比，數字控制方法靈活性高、可靠性好、抗干擾能力強。但DSP成本不低，而且功耗較大，對系統的效率有一定影響。方案論證：上述方案中，考慮到題目要求的電流比例可調的指標，方案一較難實現，并且方案二開發簡單，可以縮短開發周期。所以，選擇方案二來實現本系統要求。
標簽： tms320f28335 開關電源
上傳時間： 2022-05-06
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本文在分析了中大功率IGBT特性、工作原理及其驅動電路原理和要求的基礎上，對EXB841，M57962AL，2SD315A等幾種驅動電路的工作特性進行了比較。并針對用于輕合金表面防護處理的特種脈沖電源主功率開關器件驅動電路運行中存在的問題對驅動電路提出了功能改進和擴展方案，進行了實驗調試，并成功地應用于不同功率容量1GBT模塊的驅動，運行情況良好，提高了電源的可靠性。針對電源設備的進一步功率擴容要求，采用IGBT模塊串、并聯運行方案。對并聯模塊的均流、同步觸發、散熱、布局、布線等問題進行了詳細的分析和討論，同時也討論了串聯模塊的均壓、驅動等問題，并用仿真電路對串并聯模塊的工作特性進行了仿真分析。最后將IGBT串并聯方案成功地應用于表面處理特種電源中，實際運行表明1GBT模塊的串并聯擴容是可行的。關鍵i：IGBT，驅，串聯，并聯功率開關器件在電力電子設備中占據核心的位置，它的可靠工作是整個裝置正常運行的基本條件。[1）在主電路拓撲設計和功率開關器件選取合理的前提下，如何可靠地驅動和保護主開關器件顯得十分關鍵。功率開關器件的驅動電路是主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要部分，對整個設備的性能有很大的影響，其作用是將控制回路輸出的PWM脈沖放大到足以驅動功率開關器件。簡而言之，驅動電路的基本任務就是將控制電路傳來的信號，轉換為加在器件控制端和公共端之間的可以使其導通和關斷的信號。同樣的器件，采用不同的驅動電路將得到不同的開關特性。采用性能良好的驅動電路可以使功率開關器件工作在比較理想的開關狀態，同時縮短開關時間，減小開關損耗，對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。因此驅動電路的優劣直接影響主電路的性能，因此驅動電路的合理化設計顯得越來越重要。
標簽： igbt
上傳時間： 2022-06-19
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IGBT是MOSFET和GTR的復合器件，它具有開關速度快、熱穩定性好、驅動功率小和驅動電路簡單的特點，又具有通態壓降小、耐壓高和承受電流大等優點.IGBT作為主流的功率輸出器件，特別是在大功率的場合，已經被廣泛的應用于各個領域。本文在介紹了1GBT結構、工作特性的基礎上，針對風電變流器實驗平臺和岸電電源的實際應用，選擇了各自的IGBT模塊。然后對IGBT的驅動電路進行了深入地研究，詳細地說明了IGBT對柵極驅動的一些特殊要求及應該滿足的條件。接著對三種典型的驅動模塊進行了分析，同時分別針對風電變流器實驗平臺和岸電電源，設計了三菱的M57962AL和Concept的2SD315A驅動模塊的外圍驅動電路。對于大功率的設備，電路中經常會遇到過流、過壓、過溫的問題，因此必要的保護措施是必不可少的。針對上述問題，本文分析了出現各種狀況的原因，并給出了各自的解決方案：采用分散式和集中式過流保護相結合的方法實現過電流保護；采用緩存吸收電路及采樣檢測電路以防止過電壓的出現；通過選擇正確的散熱器及利用鉑電阻的特性來實施檢測溫度，從而使電路能夠更好地可靠運行。同時，為了滿足今后1.5MW風電變流器和試驗電源等更大功率設備的需求，在性價比上更傾向于采用IGBT模塊串、并聯的方式來取代高耐壓、大電流的單管1GBT.本文就同一橋臂的IGBT串聯不均壓，并聯不均流的問題進行了闡述，并給出了相應的解決方案。最后針對上述的不平衡情形，采用PSpice對其進行仿真模擬，并通過加入均壓、均流電路后的仿真結果，有效地說明了電路的可行性。
上傳時間： 2022-06-22
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負載的多樣化，特別是負載功率的多變性，以及人們對設備成本投入的最低化和階段化，需要適用面更廣，穩定性更高，還需要具備冗余性和可擴容性的電源與之相適應。這些都對傳統的集中式電源提出了挑戰，隨著模塊化分布式電源的技術發展，模塊電源系統已成為現在和未來電源的發展趨勢。本文以220V交流輸入，42V-58V直流輸出的AC/DC型模塊電源單元為研究對象，選用PFC+LLC諧振回路為主電路拓撲。首先介紹了PFC主電路和控制芯片，給出主要參數的設計，并介紹PFC電路的保護和延時電路；然后分析LLC諧振變換器的工作原理，討論LLC諧振變換器的主要特性，給出主要參數的設計，并介紹了LLC諧振變換器的控制方案和控制芯片，再次介紹了均流控制方法，重點研究分析了最大電流均流法和限流最大電流均流控制，提出了非選擇性共同控制模式和選擇性控制模式兩種均流控制方案。最后設計制作220V交流輸入，輸出功率3kW的模塊電源，并進行了不同諧振頻率（40kHz1與100kHz）以及不同電路布局下的對比試驗研究，以諧振頻率為100kHz的模塊電源為例，進行了并機均流試驗研究，給出了試驗波形和結果。通過對試驗結果的分析，驗證了設計的可行性。最后分析了不足之處以及今后可能的改進方向。
上傳時間： 2022-07-09
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本書系統論述DC-DC高頻開關電源的工作原理與工程設計方法。主要包括：PWM變換器和軟開關PWM變換器的電路拓撲、原理、控制、動態分析及穩定校正；功率開關元件MOSFET、IGBT的特性及應用；智能功率開關變換器的原理與應用；磁性元件的特性與設計計算方法；開關電源中有源功率因數校正；同步整流與并聯均流等技術；PWM開關電源的可靠穩定性與制作問題；開關電源的數字仿真方法、計算機輔助優化設計和最優控制方法等。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著功率開關器件的進步，大量的電力電子變流裝置在國民經濟各領域獲得了廣泛應用，但是這些變流裝置大部分都需要整流環節。傳統的不控整流或相控整流存在網側功率因數低、電流畸變嚴重等缺點。PWM整流器可實現正弦的網側電流、單位或可調的功率因數、能量的雙向流動，是一種真正意義上的“綠色環保”電力電子裝置。PWM整流器可分為電壓型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier，VSR)和電流型PWM整流器(Current—SourceRectifier，CSR)。CSR具有直接控制輸出電流、動態響應快、限流能力強等特點，在一些中、大功率應用場合，較之VSR，在經濟和技術上更具優勢。 本文針對電網電壓平衡、不平衡情況、多模塊直接并聯幾個方面，對三相CSR及其控制策略展開了深入研究，論文的主要工作和取得的創新性成果如下： 1、在電網電壓平衡情況下，提出了三相CSR的直流電流非線性解耦控制策略和交流電流非線性解耦控制策略，實現了有功功率和無功功率的獨立、解耦控制，獲得了線性的動態響應。直流電流非線性解耦控制策略是直流電流控制和網側無功電流控制并行的控制策略，具有較快的直流電流響應速度；交流電流非線性解耦控制策略是直流電流(或電壓)控制和網側電流控制級聯的控制策略，具有結構簡單，便于獨立設計直流和交流控制器的特點。 2、考慮了電網電壓不平衡和濾波器參數三相不對稱的情況，提出了基于瞬時有功功率調節的三相CSR的不平衡補償策略，消除了直流電流脈動分量，實現了網側可控的功率因數和正弦的交流電流；提出了基于滑模控制的交流電流控制策略，簡化了控制器結構，實現了對網側電流的無差跟蹤。 3、建立了多模塊直接并聯CSR的環流模型；對任一并聯模塊，提出了總直流電流控制器外加2個均流控制器的直流側控制器結構，保證了流過各模塊上、下橋臂的電流均相等，并且各模塊僅共享總直流電流控制器輸出信號，最大可能地保證了各模塊控制的獨立性。 4、建立了三相CSR實驗系統，進行了初步的實驗研究。
上傳時間： 2013-04-24
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本論文依據IEEE802.16a物理層對RS-CC碼的參數要求，研究了RS-CC碼的高速編、譯碼的VLSI硬件算法，同時對FPGA開發技術進行了研究，以VerilogHDL為描述語言，在Xilinx公司的FPGA上實現了高速的RS-CC編、譯碼器。RS譯碼器中，錯誤位置多項式和錯誤值多項式的求解采用無求逆單元，并具有規則數據流、易于VLSI實現的改進的歐幾里德算法(MEA)；CC譯碼器由采用模歸一化路徑度量的全并行的“加比選(ACS)”模塊和具有脈動陣列結構的幸存路徑回溯模塊組成。 在實現RS-CC譯碼器的過程中，分別從算法上和根據FPGA的結構特點上，對譯碼器做了一些優化工作，降低了硬件資源占有率和提高了譯碼速度。 此外，還搭建了以Xilinx公司40萬等效門的FPGASpartan-Ⅲ400-4PQ208為主體，以Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013為高速數據接口的硬件試驗平臺，并在此試驗平臺上實現了文中的高速RS-CC編譯碼系統。
上傳時間： 2013-06-03
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JPEG2000是新一代的靜態圖像壓縮標準，它相比JPEG有很多新的特性，如漸進傳輸和感興趣區域編碼等，因而它具有廣闊的應用前景，特別是在數碼相機、PDA等便攜式設備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優化截斷點的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法，其計算復雜度遠遠高于JPEG，完全采用軟件方案實現將會占用大量的處理器時間和內存開銷，而且速度較慢，實時處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產品、消費類電子產品中的應用，打開巨大的潛在市場，研究硬件實現的算法實時處理方案具有重要的應用價值。 EBCOT算法是一個兩層的編碼引擎，其中的上下文編碼的運算量約占到總運算量的50％，是提高編碼速度的關鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運算，沒有復雜的數學運算，但邏輯控制流程復雜繁瑣，對存儲器訪問頻繁，采用DSP或者其他的通用處理器通過指令控制實現該算法，未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片，以電路邏輯的方式來實現該算法并進行優化，在研究和分析了上下文編碼算法運算特點的基礎上，設計了列判斷和交錯存儲相結合的硬件實現方案，并采用硬件描述語言Verilog在寄存器傳輸級描述了相應的硬件電路。通過功能仿真和邏輯綜合后，所獲得的上下文編碼模塊最大時鐘頻率為101MHz，且能在130ms內完成對一幅512×512灰度圖像的編碼，性能比Jasper軟件中的實現方案提高了75％。 JPEG2000的一個重要特性是其具有漸進傳輸的能力，而碼流組織是獲得漸進傳輸特性的技術關鍵。碼流組織通過在輸出碼流中安排數據包的先后順序來實現漸進傳輸的目的。本文對JPEG2000中實現漸進傳輸的機制進行了分析，并研究了碼流組織的算法實現。 為了對JPEG2000算法實現進行驗證，本文設計了基于FPGA和ARM的驗證實驗平臺，其中FPGA主要完成算法中運算量較大的小波變換、上下文編碼和算術編碼，而ARM處理器則完成碼流組織、數據打包以及和PC機的通信。本文在該平臺上對所設計的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設計進行了驗證，實驗結果表明本文設計的算法模塊功能正確，并在一定程度上提高了編碼速度。
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要研究高頻功率MOSFET的驅動電路和在動態開關模式下的并聯均流特性。首先簡要介紹功率MOSFET的基本工作原理及靜態及動態特性，然后根據功率MOSFET對驅動電路的要求，對驅動電路進行了參數計算并且選擇應用了實用可靠的驅動電路。此外，對功率MOSFET在兆赫級并聯山于不同的參數影響而引起的電流分配不均衡問題做了仿真研究及分析。
上傳時間： 2013-11-22
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