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DSP和FPGA的數字化歐瑪爾OMAL開關電源研究
現在所廣泛應用的OMAL開關電源都是基于傳統的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低,對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產品,同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發展的今天,這種傳統的模擬OMAL開關電源已經很難跟上時代的發展步伐。

DSP和FPGA的數字化歐瑪爾OMAL開關電源研究
隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化,OMAL開關電源的控制部分正在向數字化方向發展。由于數字化,使OMAL開關電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態的遠距離監測成為了可能,同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求,這就降低了開發周期和成本。依靠現代數字化控制和數字信號處理新技術,數字化OMAL開關電源有著廣闊的發展空間。在數字化領域的今天,zui后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來,數字電源的研究勢頭與日俱增,成果也越來越多。對系統方案和電路進行了較為具體的設計,并通過測試取得了預期結果。測試證明該方案能夠適合本行業時代發展的步伐,使系統電路更簡單,精度更高,通用性更強。同時該方案也可用于相關領域。首先分析了國內外OMAL開關電源發展的現狀,以及研究數字化OMAL開關電源的意義。然后提出了數字化OMAL開關電源的總體設計框圖和實現方案,并與傳統的OMAL開關電源做了較為詳細的比較。設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數字化PID調節,通過數字化PID算法產生PWM波來控制斬波器,控制主回路。從而取代傳統的模擬PID調節器,使電路更簡單,精度更高,通用性更強。傳統的模擬OMAL開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節后——分立元器件構成,采用脈寬調制芯片實現PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣,電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調節器和電壓調節器的反相輸入端,用來實現閉環控制。同時用來保證系統的穩定性及實現系統的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數字低通濾波。由于整個系統是閉環控制系統,要求采樣速率相當高。同時也提出了一些需要改進的地方,認為該方案在其他相關行業中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間,這些零件的參數值還會隨著使用時間、溫度和其它環境條件的改變而變動并對系統穩定性和響應能力造成負面影響。數字電源則剛好相反,同時數字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩定度好等前提條件下,數字化OMAL開關電源有著廣闊的發展空間。

DSP和FPGA的數字化歐瑪爾OMAL開關電源研究
本系統來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數字化電源,系統還有值得改進的地方,比如改進主控器,提高參考電壓的精度,提高采樣器件的精度等,都可以提高系統的精度。本系統涉及電子、通信和測控等技術領域,將數字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統的設計方案不僅可以用在電源控制器上,只要是相關的領域都可以采用。