论文部分内容阅读
数字化控制技术的迅猛发展，推动开关电源向着更高功率密度、更高频率、更高性能、更低损耗的方向发展。Altera公司推出NiosⅡ软核处理器以及SOPC片上系统解决方案，很大程度上改变了传统嵌入式系统的设计思路，兼具硬件的高速性和软件的灵活性，使得硬件电路更加简单、高效，软件设计更加轻松、移植性更强。非常适合开关电源的数字化控制。 结合数字控制及SOPC嵌入式的优势，本文提出一种数字化开关电源的SOPC嵌入式控制系统的实现方案，并将其应用到基于两级解耦控制的开关功率变换器中;提出了一种数字PID及其复合化控制策略:在电流数字PID闭环调节基础上，引入关于两级电流“权值修正”+“阈值评估”的反馈控制，以实现快速响应和高速调节;研究了高频高精度DPWM控制技术，以提高开关功率变换器控制性能。 在理论研究的基础上，本文分别从硬件电路设计、软件实现、实验验证等方面进行了大量的研究工作。选用EP3C25Q240C8作为系统核心控制部件，对其设计了供电、配置、显示、存储、数据转换、串行通信、开关量、功率驱动等硬件电路，制作出高性能的电源控制器;并在该硬件控制平台上，搭建开关电源的SOPC软件架构，分配系统时钟资源，利用状态机的方式实现复合化控制策略，验证其良好的控制特性;同时还设计了移相PWM、高频多自由度DPWM发生器，高速数据转换器、串行通信等控制单元来构建嵌入式控制系统，最终搭建样机，并带工艺负载测试，验证其先进性和优越性。实验表明所设计的数字开关电源嵌入式控制系统，功能完善、调节灵活、交互友好，具备良好的动态特性和稳态性能。