智能功放开关电源设计

 时间:2024-10-14 12:40:53

1、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。

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2、功放开关电源模块:Vin 是220 V 交流输入经前端滤波和全波私网褡爸整流得到,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。

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3、功放开关电源模块控制电路:控制电路以DSPTFMS320F2812为核心,主要包括产生移相脉冲波形、实骀旬沃啭时采样、功率调节、过压保护、过流保护、过功率保护、滤波算法和全桥移相算法等功能。采用TMS320F2812内置的16路12位高分辨率A/D 转换电路实现电压、电流实时采样.每通道的最小转换时间为80 ns,A/D 转换电路的输入信号电平范围为0~3 V。采样后,通过软件编程调整驱动全桥逆变器开关管的PWM 波形移相角,实现稳压,同时当输出电压、电流过高或欠压时,DSP 调用相应的子程序处理突发异常事件,起到保护作用。同时通过A/D采样输出电压电流信号进行运算,可精确测量输出功率,并调整事件管理器相关寄存器的值来调节输出电压。控制器的动态特性和稳压精度等性能与调节器设计密切相关。在功放开关电源的设计中,采用增量式PID 控制算法。

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4、各模块程序流程如图4~图6所示:

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