文章编号:1001-893X(2008)01-0106-03
王斌，李晋
(西南电子设备研究所，成都610036)
摘要：介绍了一种应用DSP控制实现行波管高压电源的设计。通过应用T M S320F2812实现移相软开关技术和功率因素校正(PFC)技术，降低了电源的开关损耗和整体尺寸。分析了控制原理，并且说明了基于DSP的移相控制方法。 关键词：行波管；数字控制高压电源；移相软开关；功率因素校正;DSP
中图分类号:TN86文献标识码:A
Design of a NC High Voltage Po wer Suppl y Base d on DS P Control
原油加热器WA N G B i n,LI J in
(Southw est Ch i n a I nstitute o fE lectron ic Equ i p m en,t Chengdu610036,Ch i n a) Abstract:A design
m ethod to realize t h e high vo ltage po w er supp l y applied to the trave lling w ave t u be (T WT)based on DSP(D i g ital Signal Processor)contro l is i n troduced.By apply i n g phase-shifted full-bri d ge and soft s w itch techno logy and PFC(Pow er Factor Correcti o n)technology,the s w itch l o ss and the w ho le size of the pow er supp l y are reduced.The contr o l theory and phase-sh ifted contro lm ethod are also analysed.
Key w ords:travelli n g w ave tube(T W T);num erica l contro l(NC)h igh vo ltage po w er supply;phase-shi-f ted soft s w itch;PFC;DSP
浮游生物计数框1引言
行波管(TWT)高压电源是卫星通信、雷达发射机的重要组成部分，电源的指标、可靠性、工作状态直接关系到通信的灵敏度和质量。由于行波管高压电源具有功率密度高、输出电压高等特点，容易出现打火等现象。因此，系统对高压电源的实时监控显得异常重要。传统上行波管高压电源控制、逻辑处理和信息采集通过分立电路和模拟电路，对批量生产和调试带来很多麻烦。 随着大功率开关电源的发展，对控制器的要求越来越高，开关电源的数字化和智能化也将成为未来的发展方向。目前，我国的大功率开关电源采用传统的模拟控制方式，电路复杂，可靠性差。因此，采用集成度高、集成功能强大的数字控制来设计开关电源控制器，可以适应不断提高的开关电源的输出
通讯仪
可编程控制、数据通信、智能化控制等要求。
随着数字信号处理技术的成熟和普及，新一代数字信号处理器(DSP)加速了控制器的全数字化进程。本文介绍了一种基于DSP的移相全桥谐振软开关数字控制器，应用于开关电源的数字化、智能化控制，具有功率器件驱动、保护、外部通信(RS232)和外部设备控制功能，实现了可编程控制、数据通信、智能化控制等功能，具有很好的应用前景。
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*收稿日期:2007-08-07；修回日期:2007-12-20大田西瓜种植技术
2 TMS 320F 2812芯片介绍
本文所设计的高压电源控制部分采用T I 公司的T M S320F2812芯片，是目前为止用于数字控制领域性能最好的DSP 芯片。与MCU 硬件结构相比，其结构特点如下:
矿石运输车
(1)多总线：片内多条数据、地址和控制总线;(2)流水线执行：多个控制和运算部件并行工作;(3)硬件乘法器;
(4)特殊指令:MAC 、RPTS 、RPTB ;(5)特殊寻址方式：位倒序寻址、循环寻址;(6)特殊片上外设：软件插入等待电路(便于与慢速设备接口)、数字锁相电路PLL(有利系统稳定);
(7)丰富的片上存储类型:RAM 、ROM 、FLASH 等;
(8)丰富的片上外设：定时器、异步串口、同步串口、DAM 控制器、HPI 接口、A /D 和通用I/O 口等。
3 数控电源的硬件组成
编织袋折边器数控高压电源的硬件组成框图如图1所示。其工作原理如下：交流200V 进来经由PFC 环节变换成直流母线电压，然后经过高压变压器输出高压交流信号，最后经整流滤波产生行波管所需的各个极电压。高压取样电路将高压信号取回，送到PFC 中进行闭环控制，通过调节直流母线电压来调节高压的输出值。控制芯片T M S320F2812产生全桥变换
所需的功率器件的驱动信号。
图1 硬件组成方框图
4 基于DSP 的数字控制器的实现
由图1可知，电源系统的全桥移相控制部分、逻辑控制以及系统接口控制部分都由T M S320F2812芯片完成，提高了系统的可靠性和稳定性，有利于系统小型化、模块化。下面对它们的实现逐一进行说明。
4.1 移相控制的DSP 实现
本文使用比较器1和比较器2两个全比较单元，分别驱动2个桥臂的4个开关管。定时器GP l 的计数值、移相驱动信号和高频SP WM 脉冲的相位关系如图2
所示。
图2 比较器单元产生移相信号
令GP1工作于连续加/减计数模式，自动反复循环。当计数值达到0或者设定值时，分别产生下溢中断和匹配中断。GP1的工作周期设为一个开关周期(即20L s)。当GPl 由0递增至A 点，计数器值与COMR1的比较值相等(即发生匹配)，则COMR1输出电平发生跳变(S4的驱动由0变1,S3的驱动则由1
变0)。当GP l 由A 点递增至B 点，计数器值与C MR2的比较值发生匹配，则COMR2输出电平发生跳变,S2的驱动由0变1(S1的驱动则由1变0)。当GP l 计数器值递增至其设定值后，开始递减计数，递减至C 、D 点时，过程类似。
本文对正弦波的采样应用直接采样法(等效面积法)。脉宽t onk 由公式(1)得出:
t onk =M X
(cos X T k -cos X T k+1)
=M X cos X k 2f c -co s X (k +1)
2f c =
2M X sin X (2k +1)4f c si n X 4f c
(1)
其中,t onk 为第k 个方波的脉宽宽度;M 为调制率，设置为0.5~0.9;X 为工频角频率;f c 为三角波频率,
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设为50k H z，由于DSP主频为150MH z，则GP1定时器的周期寄存器设置为1500。每一个三角波周期产生2个输出脉冲。由公式(2)，将t onk折算到比较器的整数值:
T onk=1500@10@10-6-t onk 20@10-6
=750-7.5@107t onk(2)式中,T onk为第k个脉冲时比较器的值。
4.2系统逻辑控制
高压电源的运行过程中，可能会出现异常状态，如全桥变换过程中可能会出现上下桥臂直通，使得原边母线短路，这就需要我们及时关断P WM的输出，保护功率器件。另外，系统的过压、缺相、过流等保护，经由DSP逻辑处理后及时关断P WM输出，使系统能够安全可靠地运行。
4.3系统外部接口
本文设计的数字控制器的外部接口主要是外部通信接口，可以方便地实现人机通信。
RS232通信接口利用T M S320F2812芯片包含的串行通信接口SCI模块，它支持CP U与其它使用标准
格式的异步外设之间的数字通信。SC I接收器和发送器是双缓冲的，每一个都有它自己单独的使能位和中断标志位。两者都可以独立工作，或者在全双工的方式下同时工作。本文的设计中,CPU 的SC I模块引脚SC I R X和SCI TX通过光耦隔离后和RS2串口驱动芯片MAX202EESE相连接, MAX202EESE的输出采用3线传送方式，信号通过高速光耦隔离后与外部设备连接。5电源主要技术指标
电源的主要技术指标如表1所示。
表1高压电源主要技术指标
灯丝螺旋线控制极收集极电压/V6.5360035002500
电流/A1.50.0040.0010.48
电压稳定度<0.5%<0.1%<0.1%<0.3%负载稳定度0.5%0.1%0.1%0.3%
6结论
对本文设计的基于DSP的数控高压电源的测试表明，本电源系统具有电流电压输出稳定、控制方便、体积小等特点，便于实现数字化管理，因此，具有很广阔的应用前景。
参考文献:
[1]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京:
电子工业出版社,1999.
[2]刘胜利.现代高频开关电源实用技术[M].北京：电子
工业出版社,2001.
[3]苏奎峰，吕强，耿庆锋，等.TM S320F2812原理与开发
[M].北京：电子工业出版社,2005.
作者简介:
王斌(1970-)，男，四川人，高级工程师，研究方向为高功率电子技术、高功率发射机高压电源等,() wangb i n m aster@si na.
李晋(1980-)，男，河南人，助理工程师，研究方向为高功率电子技术、高功率发射机高压电源等。
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