一種軟開關pwm變換器的數字控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種軟開關PffM變換器的數字控制器。
【背景技術】
[0002]近些年，隨著電力電子技術的發展，直流變換器的應用越來越廣泛。硬開關直流變換器有硬開關損耗大、系統效率低、開關應力大等缺點。軟開關技術的產生可以改善變換器的性能。軟開關PWM變換器的出現，是軟開關技術的又一次飛躍。
[0003]軟開關PffM變換器將諧振變換器和PWM變換器的特點結合到了一起。軟開關PWM變換器在諧振變換器基礎上增加輔助開關管來控制諧振元件的諧振過程。它使諧振階段只發生在功率器件開關轉換過程中，實現開關器件的軟開關條件下，從而降低損耗。同時可以實現頻率恒定控制，使諧振僅發生在開關過程前后，電流和電壓基本上是方波，只是上升和下降沿緩慢，開關管承受的電壓明顯降低。
[0004]現有的軟開關變換器實現軟開關的方式是通過外圍電路對輸出電流檢測，利用放大器等模擬器件來實現軟開關，這種方法控制精度低，頻率低，易受干擾。

【發明內容】

[0005]針對上述不足，本發明提供一種軟開關PffM變換器的數字控制器，該控制器可以實現對變換器的數字控制，同時控制器編程靈活，根據用戶需要可進行裁剪。該控制器采用Stm32f407控制芯片，以stm32微控制器為核心，與供電模塊、電壓電流采樣模塊、驅動模塊和過流保護模塊連接。采樣模塊采樣來的數據通過微控制器的A/D轉換通道進入微控制器，微控制通過預設的程序對數據進行處理得到PWM，再通過驅動模塊驅動軟開關電路的開關管，對它進行導通和關斷控制，以實現軟開關。
[0006]實現本發明目的的技術方案為:
一種軟開關PWM變換器的數字控制器，包括控制模塊、供電模塊、采樣模塊和驅動模塊，供電模塊、采樣模塊、驅動模塊均與控制模塊連接，采樣模塊采集的數據通過控制模塊中微控制器的A/D轉換通道進入微控制器，微控制器對數據進行處理得到PffM，再通過驅動模塊驅動變換器中軟開關電路的開關管，對開關管進行導通和關斷控制，實現對軟開關各個時間點的準確控制;供電模塊為整個控制器提供電能。
[0007]所述控制模塊包括微控制器和外圍電路，所述外圍電路與微控制器連接。
[0008]所述控制模塊的外圍電路包括JTAG接口、PWM波形輸出接口、A/D轉換接口、外設電路、RAM/FLASH存儲、復位電路、時鐘電路和電源電路，這些接口和電路通道均集成于微控制器上，微控制器功能強大，運算速度快，工作主頻可達到168MMZ，可以實現精準快速的控制算法。
[0009]所述微控制器的型號為STM32F407VGT6。
[0010]所述供電模塊包括LM2576芯片，LM2576芯片的輸入端口與直流輸入電壓相連，輸出端口為微控制器的電源端口。
[0011]所述驅動模塊包括IR2101驅動芯片，芯片IR 2101的輸入端HIN與控制模塊中微控制器的PWM端口連接，輸出端HO與變換器的開關管連接。
[0012]所述R2101驅動芯片的VCC端口與供電模塊輸出的電壓相連接，并通過電容C3與IR2101驅動芯片的COM端口連接，輸入的電壓同時經過二極管D2、高端驅動電壓端口 VB與高端驅動補償電壓端口 VS連接。
[0013]所述采樣模塊包括電壓采樣模塊和電流采集模塊，所述電壓采樣模塊包括電阻R2和R3，電阻R2和R3將變換器主電路的電壓進行分壓輸出接到控制器的A/D轉換通道;電流采樣模塊包括電流檢測芯片MAX4080和采樣電阻RS，電流檢測芯片MAX4080中的RS+與采樣電阻RS的輸入端連接，RS-與采樣電阻RS的輸出端連接，電流檢測芯片MAX4080的輸出端OUT與微控制器的A/D轉換接口連接。
[0014]所述軟開關PWM變換器的數字控制器還包括與控制模塊連接的過流保護模塊，所述過流保護模塊將電流采樣模塊的數據通過A/D轉換輸入至控制模塊的微控制器，微控制器通過預設的程序根據輸入數據判斷電流是否超過預設的最高電流值，若過大則將過流信號送到驅動芯片的使能端，禁止驅動的輸出，以達到保護電路的作用。
[0015]所述過流保護模塊包括電流檢測芯片MAX4080和采樣電阻RS，電流檢測芯片MAX4080中的RS+與采樣電阻RS的輸入端連接，RS-與采樣電阻RS的輸出端連接，電流檢測芯片MAX4080的輸出端OUT與微控制器的另一個A/D轉換接口連接。
[0016]本發明的有益效果為:控制器可以實現對變換器的數字控制，同時控制器編程靈活，根據用戶需要可進行裁剪。核心控制器連接采樣模塊、驅動模塊、過流保護模塊，可以檢測輸入輸出的電壓電流，從而精準的控制開關管的開通和關斷。過流保護模塊可以檢測電流，對變換器進行保護。通過該控制器，減少因增加模擬器件帶來的損耗。同時可以根據用戶需要增加所需功能。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的總體結構圖；
圖2為本發明控制模塊結構圖；
圖3為本發明供電模塊電路圖；
圖4為本發明電壓采樣模塊電路圖；
圖5為本發明電流采樣模塊或過流保護模塊電路圖；
圖6為本發明驅動模塊電路圖。
[0018]
【具體實施方式】
[0019]本發明總體結構圖如圖1所示，提供了一種軟開關PWM變換器的數字控制器，包括控制模塊、采樣模塊、驅動模塊、供電模塊以及過流保護模塊;供電模塊、采樣模塊、驅動模塊、過流保護模塊與控制模塊連接，采樣模塊采集的數據通過控制模塊中微控制器的A/D轉換通道進入微控制器，微控制通過預設的程序對數據進行處理得到PWM，再通過驅動模塊驅動軟開關電路的開關管，對開關管進行導通和關斷控制;供電模塊為整個控制器提供電能，過流保護模塊用于電路中電流超過預設最高值時對電路的保護。
[0020]直流輸入電壓為控制器和驅動模塊提供穩定的電壓以保證其正常工作。S T M32微控制器將采樣模塊傳來的數據進行計算生成所需要的P WM，控制器的P WM再通過驅動模塊對軟開關P WM變換器的開關管進行導通和關斷控制。控制器可以通過過流保護模塊對電流進行檢測，以保證控制器和變換器工作在正常電流范圍內而不被損壞。
[0021 ] 所述控制模塊如圖2以STM32微控制器為核心控制器，采用STM32F407VGT6芯片為核心控制芯片，其外圍電路包括JTAG接口、PWM波形輸出接口、A/D轉換接口、外設電路、RAM/FLASH存儲、復位電路、時鐘電路和電源電路，這些接口和通道都集成在STM32微控制器上。STM32微控制器功能強大，運算速度快，工作主頻可達到168M M z，可以實現精準快速的控制算法。
[0022]所述供電模塊如圖3包括LM2576芯片，LM2576芯片的輸入端口I與直流輸入電壓相