專利名稱：一種基于dsp的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及大功率直流開關電源技術領域，具體涉及一種基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路。
背景技術：
目前，在許多行業(yè)各種大功率電源的需求日益增加，尤其是一些大功率直流電源的需求。但是，直流電源模塊容量有限，常采用多模塊并聯(lián)運行，其輸出能量是模塊輸出的數(shù)倍，提高了直流電源的功率等級，同時多模塊并聯(lián)工作使系統(tǒng)具有一定的冗余度，使整個系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。多模塊并聯(lián)運行不僅使直流電源具有更大的功率和可靠性，而且還具有良好的通用性，可以根據(jù)需要靈活組合成各種功率的系統(tǒng)。在這種情況下，現(xiàn)在一般采用完全獨立的電源模塊并聯(lián)輸出來擴展功率，這樣模塊之間互相獨立，互不干擾，利于電源的維護和長期運行，但是控制較為復雜，連線較多，并且在要求電源的動態(tài)性能和同步性較高的場合，獨立的電源模塊難以達到較高的要求，尤其在非恒流輸出模式時，對電源的一致性及動態(tài)性能要求更高，一般的模塊并聯(lián)難以達到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路電路，以解決現(xiàn)有直流電源并聯(lián)中電路復雜、控制繁瑣、動態(tài)性能差、電源同步較難等問題。本發(fā)明對PWM信號進行復用，即多個全橋逆變器共用兩路PWM信號，節(jié)省了 DSP的PWM輸出信號。本發(fā)明為達到上述目的，所采用的技術方案如下
一種基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，包括DSP處理器電路、PWM復用及跳閘保護電路、PWM驅(qū)動電路、全橋逆變器及輸出整流濾波電路；其中所述DSP處理器電路與PWM復用及跳閘保護電路連接,所述PWM復用及跳閘保護電路順次與PWM驅(qū)動電路、全橋逆變器、輸出整流濾波電路連接；所述PWM復用及跳閘保護電路還與全橋逆變器連接。所述全橋逆變器采用有限雙極性控制方式，所需的4路PWM信號由DSP處理器電路產(chǎn)生，并經(jīng)PWM驅(qū)動電路放大到足以驅(qū)動功率器件開關。所述4路PWM信號中第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL為固定PWM信號，第一路PWM信號PWMlH和第二路PWM信號PWMlL驅(qū)動橋臂為全橋逆變器第一橋臂；第三路PWM信號PWM2H及第四路PWM信號PWM2L為脈寬可調(diào)的PWM信號，第三路PWM信號PWM2H和第四路PWM信號PWM2L驅(qū)動橋臂為全橋逆變器第二橋臂。所述第一路PWM信號PWMlH與第二路PWM信號PWMlL成180°互補方波，第三路PWM信號PWM2H與第四路PWM信號PWM2L成180°互補方波；第一路PWM信號PWMlH和第四路PWM信號PWM2L的上升沿一致，第二路PWM信號PWMlL和第三路PWM信號PWM2H的上升
沿一致。所述DSP處理器電路通過調(diào)節(jié)第三路PWM信號PWM2H及第四路PWM信號PWM2L的脈寬來控制電源模塊的輸出大小。所述PWM復用及跳閘保護電路對DSP處理器電路產(chǎn)生的固定PWM信號第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL進行復用，即多個全橋逆變器均有一個橋臂采用第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL驅(qū)動，另外一個橋臂均采用各自獨立的脈寬可調(diào)的PWM信號。所述PWM復用及跳閘保護電路由四個雙輸入與門和一個D觸發(fā)器構(gòu)成，四個雙輸入與門的第一輸入端均與D觸發(fā)器的輸出端Q連接，第一雙輸入與門的第二輸入端接第一路PWM信號PWM1H，第二雙輸入與門的第二輸入端接第二路PWM信號PWM1L，第三雙輸入與門的第二輸入端接第三路PWM信號PWM2H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第四路PWM信號PWM2L。所述D觸發(fā)器的時鐘輸入端CLK均和DSP的一個IO 口連接；D觸發(fā)器的輸入端D與清零端CLR連接，并與跳閘保護信號輸入連接連接；D觸發(fā)器的輸出端Q還與DSP處理器電路連接，用于產(chǎn)生跳閘保護信號輸出；跳閘保護信號的鎖定控制由DSP的IO 口控制，即當跳閘保護信號輸入為低電平時，D觸發(fā)器的清零端CLR為低電平，D觸發(fā)器Q端為低電平，四個雙輸入與門鎖定4路PWM信號為低電平，當跳閘保護信號輸入恢復為高電平時，D觸發(fā)器Q端仍然保持低電平，在該PWM信號周期內(nèi)無論跳閘保護信號輸入變化與否，D觸發(fā)器的輸出端Q都維持低電平直到DSP的IO 口產(chǎn)生下一個上升沿時，D觸發(fā)器Q端才會根據(jù)輸入端D變化，因此實現(xiàn)了跳閘保護信號輸出的鎖定控制。相對于現(xiàn)有技術方案，本發(fā)明的有益效果是
1、電路簡單實用，對PWM信號進行了復用，一定數(shù)量的PWM信號可以驅(qū)動更多的全橋逆變器，擴展DSP處理器電路的PWM信號控制，節(jié)約了控制成本；
2、控制方法簡單，在一個DSP內(nèi)實現(xiàn)了多模塊電源并聯(lián)，省略了模塊之間的通訊及中央監(jiān)控系統(tǒng)。3、由于采用同一個DSP控制多個全橋拓撲電路，系統(tǒng)動態(tài)性能、一致性、同步性完全一致，適合各種場合應用。


圖1為實施例的基于DSP的移相全橋電源模塊并聯(lián)電路簡 圖2為實施例的有限雙極性控制的PWM驅(qū)動信號示意 圖3為實施例的全橋逆變器電路 圖4為實施例的PWM復用及跳閘保護電路圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施做進一步的詳細敘述。如圖1所示，基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路電路，包括DSP處理器電路、三路相同的電源電路；所述三路相同的電源電路每路包括PWM復用及跳閘保護電路、PWM驅(qū)動電路、全橋逆變器及輸出整流濾波電路；所述DSP處理器電路與三路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路連接，每路電源電路的P麗復用及跳閘保護電路順次與PWM驅(qū)動電路、全橋逆變器、輸出整流濾波電路連接，PWM復用及跳閘保護電路還與全橋逆變器連接；三路電源電路的輸出整流濾波電路正極連接在一起，負極連接在一起，形成并聯(lián)輸出模式。全橋逆變器采用有限雙極性控制方式，DSP處理器電路產(chǎn)生8路PWM信號，并經(jīng)PWM驅(qū)動電路放大到足以驅(qū)動功率器件開關。所述8路PWM信號中第一路PWM信號PWMlH和第二路PWM信號PWMlL成180°互補方波，第三路PWM信號PWM2H與第四路PWM信號PWM2L成180°互補方波，第五路PWM信號PWM3H和第六路PWM信號PWM3L成180°互補方波，第七路PWM信號PWM4H和第八路PWM信號PWM4L成180°互補方波；其中第一路PWM信號PWMlH和第二路PWM信號PWMlL為固定PWM信號，其驅(qū)動橋臂為每路電源電路中的全橋逆變器第一橋臂，即每路電源電路中的全橋逆變器第一橋臂的第一路PWM信號PWM1H、第二路PWM信號PWMlL分別連接在一起；第三路PWM信號PWM2H和第四路PWM信號PWM2L驅(qū)動橋臂為第一路電源電路的全橋逆變器第二橋臂，第五路PWM信號PWM3H和第六路PWM信號PWM3L驅(qū)動橋臂為第二路電源電路的全橋逆變器第二橋臂，第七路PWM信號PWM4H和第八路PWM信號PWM4L驅(qū)動橋臂為第三路電源電路的全橋逆變器第二橋臂；所述第三路至第八路PWM信號脈寬可調(diào)。如圖2所示，所述每路電源電路的其余兩路PWM信號上升沿分別與第一路PWM信號PWMlH或第二路PWM信號PWMlL —致；以第一路電源電路為例，第一路PWM信號PWMlH和第四路PWM信號PWM2L的上升沿一致，第二路PWM信號PWMlL和第三路PWM信號PWM2H的
上升沿一致。如圖3所示，全橋逆變器由第一開關管Q1、第二開關管Q2、第三開關管Q3、第四開關管94和第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、漏感L組成；其中第一開關管Q1由第一路PWM信號PWMlH驅(qū)動、第二開關管Q2由第二路PWM信號PWMlL驅(qū)動、第三開關管Q3由第三路PWM信號PWM2H驅(qū)動、第四開關管Q4由第四路PWM信號PWM2L驅(qū)動；第一開關管Q1和第二開關管Q2所在橋臂為第一橋臂，第三開關管Q3和第四開關管Q4所在橋臂為第二橋臂。所述DSP處理器電路通過調(diào)節(jié)第三路至第八路PWM信號的脈寬來控制各電源模塊的輸出大小。PWM復用及跳閘保護電路對DSP處理器電路產(chǎn)生的固定PWM信號第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL進行復用，即三路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路共用第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWM1L。如圖4所示，每路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路均由四個雙輸入與門和一個D觸發(fā)器構(gòu)成，四個雙輸入與門的第一輸入端均與D觸發(fā)器的輸出端Q連接；每路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路的第一雙輸入與門的第二輸入端接第一路PWM信號PWM1H，第二雙輸入與門的第二輸入端接第二路PWM信號PWMlL ;第一路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路的第三雙輸入與門的第二輸入端接第三路PWM信號PWM2H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第四路PWM信號PWM2L ;第二路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路的第三雙輸入與門的第二輸入端接第五路PWM信號PWM3H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第六路PWM信號PWM3L ;第三路電源電路的PWM復用及跳閘保護電路的第三雙輸入與門的第二輸入端接第七路PWM信號PWM4H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第八路PWM信號PWM4L。每路電源電路的D觸發(fā)器的時鐘輸入端CLK均和DSP的一個IO 口連接；D觸發(fā)器
的輸出端0懸空，預置端PR接地；D觸發(fā)器的輸入端D與清零端CLR連接，并與跳閘保護信號輸入連接連接；D觸發(fā)器的輸出端Q還與DSP處理器電路連接，用于產(chǎn)生跳閘保護信號輸出；跳閘保護信號的鎖定控制由DSP的IO 口控制，即當跳閘保護信號輸入為低電平時，D觸發(fā)器的清零端CLR為低電平，D觸發(fā)器Q端為低電平，四個雙輸入與門鎖定4路PWM信號為低電平，當跳閘保護信號輸入恢復為高電平時，D觸發(fā)器Q端仍然保持低電平，在該PWM信號周期內(nèi)無論跳閘保護信號輸入變化與否，D觸發(fā)器的輸出端Q都維持低電平直到DSP的IO口產(chǎn)生下一個上升沿時，D觸發(fā)器Q端才會根據(jù)輸入端D變化，因此實現(xiàn)了跳閘保護信號輸出的鎖定控制。上述電路中的雙輸入與門可以采用其他能鎖定輸出的雙輸入或多輸入與門，或門，與非門及或非門等可以通過一個輸入信號鎖定輸出的邏輯門電路組成，甚至可以通過CPLD，F(xiàn)PGA等硬件實現(xiàn)?？梢姡鲜龌贒SP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，多個PWM復用及跳閘保護電路有兩路PWM信號共用，也就是多個全橋逆變器有兩路PWM信號共用，即多個全橋逆變器的兩路PWM信號連接在一起，每個全橋逆變器只有另外2路PWM信號是獨立的，節(jié)省了 DSP處理器的PWM輸出信號。本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下對本具體實施例做出各種修改或補充或者采用類似的方式替代，但是這些改動均落入本發(fā)明的保護范圍。因此本發(fā)明技術范圍不局限于上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，其特征在于包括DSP處理器電路、PWM復用及跳閘保護電路、PWM驅(qū)動電路、全橋逆變器及輸出整流濾波電路；其中所述DSP處理器電路與PWM復用及跳閘保護電路連接，所述PWM復用及跳閘保護電路順次與PWM驅(qū)動電路、全橋逆變器、輸出整流濾波電路連接；所述？麗復用及跳閘保護電路還與全橋逆變器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，其特征在于所述全橋逆變器采用有限雙極性控制方式，全橋逆變器所需的4路PWM信號由DSP處理器電路產(chǎn)生，并經(jīng)PWM驅(qū)動電路放大到足以驅(qū)動功率器件開關。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，其特征在于所述4路PWM信號中第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL為固定PWM信號，第一路PWM信號PWMlH和第二路PWM信號PWMlL驅(qū)動橋臂為全橋逆變器第一橋臂；第三路PWM信號PWM2H及第四路PWM信號PWM2L為脈寬可調(diào)的PWM信號，第三路PWM信號PWM2H和第四路PWM信號PWM2L驅(qū)動橋臂為全橋逆變器第二橋臂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，其特征在于所述第一路PWM信號PWMlH與第二路PWM信號PWMlL成180 °互補方波，第三路PWM信號PWM2H與第四路PWM信號PWM2L成180°互補方波；第一路PWM信號PWMlH和第四路PWM信號PWM2L的上升沿一致，第二路PWM信號PWMlL和第三路PWM信號PWM2H的上升沿一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，其特征在于所述DSP處理器電路通過調(diào)節(jié)第三路PWM信號PWM2H及第四路PWM信號PWM2L的脈寬來控制電源模塊的輸出大小。`
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，其特征在于所述PWM復用及跳閘保護電路對DSP處理器電路產(chǎn)生的固定PWM信號:第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL進行復用，即多個全橋逆變器均有一個橋臂采用第一路PWM信號PWMlH及第二路PWM信號PWMlL驅(qū)動，另外一個橋臂均采用各自獨立的脈寬可調(diào)的PWM信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，其特征在于所述PWM復用及跳閘保護電路由四個雙輸入與門和一個D觸發(fā)器構(gòu)成，四個雙輸入與門的第一輸入端均與D觸發(fā)器的輸出端Q連接，第一雙輸入與門的第二輸入端接第一路PWM信號PWM1H，第二雙輸入與門的第二輸入端接第二路PWM信號PWM1L，第三雙輸入與門的第二輸入端接第三路PWM信號PWM2H，第四雙輸入與門的第二輸入端接第四路PWM信號PWM2L。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，其特征在于所述D觸發(fā)器的時鐘輸入端CLK均和DSP的一個IO 口連接；D觸發(fā)器的輸入端D與清零端CLR連接，并與跳閘保護信號輸入連接連接；D觸發(fā)器的輸出端Q還與DSP處理器電路連接，用于產(chǎn)生跳閘保護信號輸出；跳閘保護信號的鎖定控制由DSP的IO 口控制，即當跳閘保護信號輸入為低電平時，D觸發(fā)器的清零端CLR為低電平，D觸發(fā)器Q端為低電平，四個雙輸入與門鎖定4路PWM信號為低電平，當跳閘保護信號輸入恢復為高電平時，D觸發(fā)器Q端仍然保持低電平，在該PWM信號周期內(nèi)無論跳閘保護信號輸入變化與否，D觸發(fā)器的輸出端Q都維持低電平直到DSP的IO 口產(chǎn)生下一個上升沿時，D觸發(fā)器Q端才會根據(jù)輸入端D變化，實現(xiàn)了跳閘保護信號輸出的鎖 定控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于DSP的有限雙極性控制全橋電源模塊并聯(lián)電路，包括DSP處理器電路、PWM復用及跳閘保護電路、PWM驅(qū)動電路、全橋逆變器及輸出整流濾波電路；DSP處理器電路與PWM復用及跳閘保護電路連接，PWM復用及跳閘保護電路順次與PWM驅(qū)動電路、全橋逆變器、輸出整流濾波電路連接；PWM復用及跳閘保護電路還與全橋逆變器連接。本發(fā)明的多個PWM復用及跳閘保護電路有兩路PWM信號共用，每個全橋逆變器只有另外2路PWM信號是獨立的，節(jié)省了DSP處理器的PWM輸出信號，擴展了DSP對多路有限雙極性控制的全橋電路，實現(xiàn)有限雙極性控制全橋拓撲電路的并聯(lián)輸出，擴展了輸出容量并節(jié)約了控制成本。
文檔編號H02M1/088GK103078507SQ20131001060
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月12日
發(fā)明者杜貴平 申請人:華南理工大學