一种软开关PWM变换器的数字控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种软开关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。本发明专利技术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。核心控制器连接采样模块、驱动模块、过流保护模块，可以检测输入输出的电压电流，从而精准的控制开关管的开通和关断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种软开关PWM变换器的数字控制器。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供一种软开关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ｓｔｍ３２ｆ４０７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。实现本专利技术目的的技术方案为：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。本专利技术的有益效果为：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。核心控制器连接采样模块、驱动模块、过流保护模块，可以检测输入输出的电压电流，从而精准的控制开关管的开通和关断。过流保护模块可以检测电流，对变换器进行保护。通过该控制器，减少因增加模拟器件带来的损耗。同时可以根据用户需要增加所需功能。附图说明图1为本专利技术的总体结构图；图2为本专利技术控制模块结构图；图3为本专利技术供电模块电路图；图4为本专利技术电压采样模块电路图；图5为本专利技术电流采样模块或过流保护模块电路图；图6为本专利技术驱动模块电路图。具体实施方式本专利技术总体结构图如图1所示，提供了一种软开关PWM变换器的数字控制器，包括控制模块、采样模块、驱动模块、供电模块以及过流保护模块；供电模块、采样模块、驱动模块、过流保护模块与控制模块连接，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，对开关管进行导通和关断控制；供电模块为整个控制器提供电能，过流保护模块用于电路中电流超过预设最高值时对电路的保护。直流输入电压为控制器和驱动模块提供稳定的电压以保证其正常工作。ＳＴＭ３２微控制器将采样模块传来的数据进行计算生成所需要的ＰＷＭ，控制器的ＰＷＭ再通过驱动模块对软开关ＰＷＭ变换器的开关管进行导通和关断控制。控制器可以通过过流保护模块对电流进行检测，以保证控制器和变换器工作在正常电流范围内而不被损坏。所述控制模块如图2以STM32微控制器为核心控制器，采用STM32F407VGT6芯片为核心控制芯片，其外围电路包括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，这些接口和通道都集成在STM32微控制器上。STM32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。所述供电模块如图3包括LM2576芯片，LM2576芯片的输入端口1与直流输入电压相连，获得电能，输出端口2同时经过二极管D1和电容C2连接STM32芯片的电源端口。它可以输出３．３ｖ电压给控制器供电，也可以输出１５ｖ电压给驱动模块供电。端口3为GND端口，端口5为ON/OFF口，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软开关PWM变换器的数字控制器，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种软开关PWM变换器的数字控制器，其特征在于，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。
2.如权利要求1所述的软开关PWM变换器的数字控制器，其特征在于，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。
3.如权利要求2所述的软开关PWM变换器的数字控制器，其特征在于，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。
4.如权利要求2所述的软开关PWM变换器的数字控制器，其特征在于，所述微控制器的
型号为STM32F407VGT6。
5.如权利要求1所述的软开关PWM变换器的数字控制器，其特征在于，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。
6.如权利要求1所述的软开关PWM变换器的数字控制器，其特征在于，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。
7.如权利要求7所述的软开关PWM变换器的数字控制器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪海龙，韦笃取，汪慕峰，张晓航，王军，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45