基于DSP的全数字化火炮驱动直流电源的设计弯头

基于DSP的全数字化火炮驱动直流电源的设计

基于DSP的全数字化火炮驱动直流电源的设计 2011年12月09日 来源： 1 引 言 为适应现代战争，越来越多的武器装备进行了信息化改造，加装了数字化电子设备，因此其驱动电源对武器装备作战性能产生了重大影响，如增强其作战隐蔽性、可靠性和电子系统的抗干扰性等。传统的驱动电源多为模拟控制或者模拟与数字相结合的控制系统，其可靠性差、结构复杂、成本偏高且不利于产品更新换代。因此，现代的驱动电源都朝着全数字化、智能化及网络化的方向发展，随着高性能的数字信号处理器（DSP）的出现，驱动电源全数字化的实现已经成为可能。我们在对某型加农火炮进行信息化改造的过程中，对其DC-DC直流驱动电源进行了全数字化改造和设计，减少了所需的元器件，增加了系统的可靠性，克服了电子设备长期受到供电不稳和大噪音的困扰，较传统的方式体现了明显的优势。本文在对ADMC331进行详细分析的基础上，重点介绍了采用ADMC331 DSP为控制核心的全数字化驱动直流电源的设计与实现，并通过仿真和实验加以验证。2 ADMC331的结构特点 ADMC331是美国模拟器件公司（ADI）推出的基于DSP技术的电机控制器，它将高性能DSP内核ADSP2171与丰富的外围控制线路集成于单片芯片中,大大简化了硬件设计,为用户快速、高效地开发控制器创造十分有利的条件。其主要特性如下：①集成了一个26MIPS（每秒百万条指令）定点数字信号处理器内核，它与ADSP-2100数字信号处理系列的代码完全兼容；②单周期指令执行时间为38.5ns（外接13MHz晶振）；③内置了2K 24位程序存储器ROM，2K 24位程序存储器RAM和1K 16位数据存储器RAM；④具有一个三相16位基于中点的脉宽调制（PWM）发生器，能够灵活编程产生具有处理器开销最小的高精度PWM信号；⑤有2路8位辅助脉宽调制（AUXPWM）通道，频率可编程；⑥有七路Σ-▽型A／D变换通道，最高分辨率为12位，最大采样频率可达32.5KHz；⑦具有24个可编程数字输入输出（PIO）口，可单独设置成输入或输出，支持状态变化中断；⑧提供了2个双缓冲同步串行口（SPORT0，SPORT1），用以完成串行通讯和多处理器间的通信；⑨带有实时中断的16位看门狗定时器；⑩内部程序存储器ROM固化了一些实用程序，方便系统的程序设计，减少了数字控制系统的程序计算时间。可见ADMC331具有实现全数字化火炮驱动电源所需的所有结构特点。3 全数字化火炮驱动直流电源的系统结构 该系统由主电路和控制电路等部分组成，其框图如图1所示。3.1 主电路 图2所示为全数字化火炮驱动直流电源的主电路图。主电路采用功率MOSFET管构成的交错并联双管正激拓扑结构，M1，M2，D1，D2与副边拓扑构成1＃双管正激变换器，M3，M4，D3，D4与副边拓扑构成2＃双管正激变换器。工作时，2＃变换器的控制脉冲相对于1＃变换器移相了1800，双路变换器交替工作，向副边传输能量，通过二极管D1，D2或D3，D4向原边输入电源回馈能量，实现铁芯磁复位。交错并联双管正激变换器与单管正激变换器相比，电压应力小，功率管只承受电源电压，不需要另加磁复位电路；与全桥或半桥变换器相比，它不存在桥臂直通的危险；此外，交错并联结构使变换器热分布均匀，提高了可靠性。

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