[发明专利]一种软开关PWM变换器的数字控制器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种软开关PWM变换器的数字控制器。

背景技术

近些年，随着电力电子技术的发展，直流变换器的应用越来越广泛。硬开关直流变 换器有硬开关损耗大、系统效率低、开关应力大等缺点。软开关技术的产生可以改善变换器 的性能。软开关PWM变换器的出现，是软开关技术的又一次飞跃。

软开关PWM变换器将谐振变换器和PWM变换器的特点结合到了一起。软开关ＰＷＭ 变换器在谐振变换器基础上增加辅助开关管来控制谐振元件的谐振过程。它使谐振阶段只 发生在功率器件开关转换过程中，实现开关器件的软开关条件下，从而降低损耗。同时可以 实现频率恒定控制，使谐振仅发生在开关过程前后，电流和电压基本上是方波，只是上升和 下降沿缓慢，开关管承受的电压明显降低。

现有的软开关变换器实现软开关的方式是通过外围电路对输出电流检测，利用放 大器等模拟器件来实现软开关，这种方法控制精度低，频率低，易受干扰。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种软开关PWM变换器的数字控制器，该控制器可以实 现对变换器的数字控制，同时控制器编程灵活，根据用户需要可进行裁剪。该控制器采用ｓｔ ｍ３２ｆ４０７控制芯片，以stm32微控制器为核心，与供电模块、电压电流采样模块、驱动模块和 过流保护模块连接。采样模块采样来的数据通过微控制器的A/D转换通道进入微控制器，微 控制通过预设的程序对数据进行处理得到PWM，再通过驱动模块驱动软开关电路的开关管， 对它进行导通和关断控制，以实现软开关。

实现本发明目的的技术方案为：

一种软开关PWM变换器的数字控制器，包括控制模块、供电模块、采样模块和驱动模块， 供电模块、采样模块、驱动模块均与控制模块连接，采样模块采集的数据通过控制模块中微 控制器的A/D转换通道进入微控制器，微控制器对数据进行处理得到PWM，再通过驱动模块 驱动变换器中软开关电路的开关管，对开关管进行导通和关断控制，实现对软开关各个时 间点的准确控制；供电模块为整个控制器提供电能。

所述控制模块包括微控制器和外围电路，所述外围电路与微控制器连接。

所述控制模块的外围电路包括JTAG接口、PWM波形输出接口、A/D转换接口、外设电 路、RAM/FLASH存储、复位电路、时钟电路和电源电路，这些接口和电路通道均集成于微控制 器上，微控制器功能强大，运算速度快，工作主频可达到１６８ＭＭｚ，可以实现精准快速的控 制算法。

所述微控制器的型号为STM32F407VGT6。

所述供电模块包括LM2576芯片，LM2576芯片的输入端口与直流输入电压相连，输 出端口为微控制器的电源端口。

所述驱动模块包括IR2101驱动芯片，芯片ＩＲ２１０１的输入端HIN与控制模块中微控 制器的PWM端口连接，输出端HO与变换器的开关管连接。

所述R2101驱动芯片的VCC端口与供电模块输出的电压相连接，并通过电容C3与 IR2101驱动芯片的COM端口连接，输入的电压同时经过二极管D2、高端驱动电压端口VB与高 端驱动补偿电压端口VS连接。

所述采样模块包括电压采样模块和电流采集模块，所述电压采样模块包括电阻R2 和R3，电阻R2和R3将变换器主电路的电压进行分压输出接到控制器的A/D转换通道；电流采 样模块包括电流检测芯片MAX4080和采样电阻RS，电流检测芯片MAX4080中的RS+与采样电 阻RS的输入端连接，RS-与采样电阻RS的输出端连接，电流检测芯片MAX4080的输出端OUT与 微控制器的A/D转换接口连接。

所述软开关PWM变换器的数字控制器还包括与控制模块连接的过流保护模块，所 述过流保护模块将电流采样模块的数据通过Ａ／Ｄ转换输入至控制模块的微控制器，微控 制器通过预设的程序根据输入数据判断电流是否超过预设的最高电流值，若过大则将过流 信号送到驱动芯片的使能端，禁止驱动的输出，以达到保护电路的作用。

所述过流保护模块包括电流检测芯片MAX4080和采样电阻RS，电流检测芯片 MAX4080中的RS+与采样电阻RS的输入端连接，RS-与采样电阻RS的输出端连接，电流检测芯 片MAX4080的输出端OUT与微控制器的另一个A/D转换接口连接。