基于基于DSP的智能功放开关电源设计的智能功放开关电源设计
本文中介绍的将DSP作为音响功放开关电源的控制核心的方法实现了开关电源的数字控制,克服模拟控制系统
中元件老化、热漂移等问题,并解决单片机控制电路负载、运算精度不高的问题。把全桥移相电路运用在音响
功放开关电源中,有效地降低功放开关电源的内部损耗,使其应用于大功率音响功放系统。
1 引言
开关电源以体积小,重量轻,功耗低,效率高,纹波小,噪声低,智能化程度高,易扩容等,逐渐替代工频电源,广泛应用于
各种电子设备。高可靠性、智能化及数字化是开关电源的发展方向。音响功放要求电源随着负载变化自动调整输出电压,进而
调节功率,以提高电源动态性能,降低音响功放内部损耗,但目前的开关电源无法实现。选用TMS320F2812型DSP作为功放
开关电源的主控制器,设计一种低功耗。适用于大型功放系统的新型的智能功放开关电源。
2 智能功放开关电源设计
图1为智能音响功放开关电源的总体原理框图,主电路采用交一直一交一直的结构。输入工频220 V交流电路经滤波电路后,
再经单相桥式整流电路输出直流电压;变换电路采用全桥移相逆变电路将前端直流电变换为高频的交流电.然后经二次整流滤
波输出稳定的直流电压;检测电路对输出电压信号采样后,送入控制电路,通过改变控制电路输出脉宽占空比来调节输出电
压;保护电路实现过压和过流保护;功率检测电路对变换电路电流采样,当输出功率超过500 W时,产生过功率检测信号,驱
动控制电路,降低输出电压:辅助电源电路为控制电路和各种运放供电。
2.1 功放开关电源模块
图2是功放开关电源的主电路,其中Vin是220 V交流输入经前端滤波和全波整流得到,电压为300 V。为全桥逆变电路的输入
电压。VQ1、VQ2、VQ3、VQ4为IRFP460型大功率MOSFET,用作变换器开关管。由于IRFP460型MOSFET是多数载流子
器件,开关速度极快,开通和关断时间的典型值一般20 ns,具有较高的击穿电压和较大的工作电流。此外,MOSFET的输入
阻抗高,驱动电路较简单,只要在栅源之间加10 V左右的电压,就可使其饱和导通。L4、C5、C6构成辅助谐振网络,考虑到
变压器原边漏感,谐振电感LT的取值一般比实际值小,这里选用电感值为34 μH的非线性饱和电感1μF的,考虑到高频脉冲变
压器T1磁饱和问题,原边绕组串接防偏磁电容,VD15和VD16,VD17和VD18分别为全波整流二极管,L1、C13、EC1、EC2
和L2、C14、EC3、EC4分别为+35 V和-35 V输出回路的滤波电路。
2.2 功放开关电源模块控制电路
该控制电路以DSPTFMS320F2812为核心,主要包括产生移相脉冲波形、实时采样、功率调节、过压保护、过流保护、过功