基于C8051F120的全数字移相全桥电路1.doc

目录 一．绪论…………………………………………………… …6 二．硬件部分 2.1 系统功能及技术指标 7 2.2 系统方框图 7 2.3 移相全桥电路设计 7 2.4电路功能说明 8 2.5 控制电路 9 2.6 D/A数模转换模块 10 2.7放大模块 11 2.8保护模块 12 三．软件部分 3.1 C8051F120简介 13 3.2 定时/计数器模块简介 14 3.3程序框图简介 16 3.4 PWM波形生成方法 17 3.5 控制原理及调试方式 17 四．系统输出结果及总结 4.1 输出波形仿真 18 4.2 结论 19 4.3 总结 19 四参考文献 20 绪 论 移相全桥PWM控制方式是谐振变换技术与常规的PWM技术的结合。基本工作原理为：每个桥臂的两个开关管180互补导通，两个桥臂的导通之间相差一个相位，即为移相角。通过调节此移相角的大小，来调节输出电压的脉冲，在变压器的副边得到占空比D可以调节的正负半周对称的交流方波电压，从而达到调节相应的输出电压的目的。移相PWM控制方式利用开关管的结电容和高频变压器的漏电感作为谐振元件，利用高频变压器漏感储能对功率开关管两端输出电容的充放电来使开关管两端电压下降为零，使全桥变换器的四个开关 管一次在零电压下导通，在缓冲电容的作用下零电压关断，从而有效地降低了电路的开关损耗和关断噪声。 本系统由c8051f120单片机控制，通过PCA计数器控制输出，产生移相全桥电压波形，加在IGBT上，从而控制其通断，使其能达到开关频率25KHz，效率不低于93%的目的。 开题研究背景及意义 随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，任何电子设备都离不开可靠的电源，对电源的要求也越来越高。传统的线性稳压电源具有稳定性能好、输出电压纹波小、使用可靠等优点，但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管的功耗较大，电源效率很低，一般只有45％左右。另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，很难满足现代电子设备发展的需要。开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源，通过控制开关的占空比来调整输出电压。它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源形式。开关电源现已应用到所有电子设备上，取代了连续控制式的线性电源。开关电源功率变换电路和控制电路的非线性、时变性使得系统的稳定性分析与设计比线性电路更为复杂。尤其现在的集成电路发展迅速，一个设计中可能包含很多个的晶体管，传统制作的电路板来验证的方式已经完全不可行了。开关电源的分析、研究和设计已广泛采用计算机仿真技术。使用该技术可以在制作实际电路之前先建立一个模拟的实验环境，根据预先建立的电路模型构造出系统的仿真模型，然后对系统进行稳态、动态特性分析，寻求满足设计性能要求的元件参数，优化系统的设计方案，减少开发过程的盲目性、复杂性，缩短开发周期，降低设计成本。 硬件部分2.1系统功能及技术指标 本课题基于移相全桥原理，设计一台高效直流变换器，通过零压开通ZVS实现开关损耗的降低。要求: 输入直流电压范围320~400V，输出220V 开关频率25KHz 用C8051F120单片机移相与稳压控制，负载调整率5%. 效率不低于93% 2.2系统方框图 系统框图1 2.3移相全桥电路设计 移相全桥原理图 特点是开关频率固定，便于控制。为了提高变换器的功率密度，减少单位输出功率的体积和重量，需要将开关频率提高到Hz级水平。为避免开关过程中的损耗随频率增加而急剧上升，在移相控制技术的基础上，利用功率MOS管的输出电容和输出变压器的漏电感作为谐振元件，使全桥PWM变换器四个开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关，这种技术称为ZVS零电压准谐振技术。由于减少了开关过程损耗，可保证整个变换器总体效率达9％以上 　可以看到其一个周期分为12个工作模态，由于下半周期的六个工作模态和上半周期类似，所以，只分析上半周期的工作情况。为便于分析　　 （1）各开关管为理想开关管；　 （2）输出滤波电感Lf1=Lf2；　 （3）输出电容Coss1=Coss2=Clead、Coss3=Coss4=Clag；　 （4）电容Cb上的电压VcbV0；　　模态分析：(各模态波形如图所示)（1）t0~t1　　t1之前，Q1、Q4开通，副边整流二极管D1截止、D2导通。Lf1上电流由于承受