基于ARM的连续可调直流高压电源的设计Word格式.docx
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直流300V通过脉宽调制的DC/DC环节变换得到可调直流电压0—150V电压。
然后直流电压通过DC/AC逆变成方波电压,输入中频高压变压器在变压器的次级通过多级倍压整流得到所需要的输出电
压。
ARM系统为DC/DC提供电压输出幅值的给定信号,同时接收DC/DC环节来的保护动作信号,并实时地做出反应,控制DC/DC环节输出电压的开断。
对于DC/AC环节,ARM系统接收保护动作信号,同时输出保护控制信号,控制DC/AC环节的工作状态。
ARM系统还要实现泄漏电流的测量和输出电压的测量,并且提供一个良好的人机接口,实时地显示各个参数值,并提供操作控制。
图1系统整体框图
Fig1SystemBlockDiagram
三、系统控制电路
（一硬件设计基于系统的实际要求、
成本和将来产品升级的考虑,系统采用Samsung公司的ARM7TDMI系列芯片的S3C44BOX,它包含ARM7TDMI处理器。
ARM7TDMI处理器是ARM公司通用的32位微处理器家族的成员之一,是一种高性能、廉价、低功耗的RISC处理器,同时又具有非常丰富的片上资源,非常适合嵌人式产品的开发叫。
其特点如下:
采用ARM7TDMI内核,1沁电压33V,内核电压2.SV;
内置锁相环（PLL,系统主频高达66MH:
;
4种工作模式,可以实现电源管理以降低工作功耗;
SKB的系统高速缓存（Cache,极大地提高了系统运行速度。
它还支持8个MEMORYBANK,最大外部存储空间达256M,并且支持SDRAM;
内置彩色LCD控制器,2路异步串口（UART;
71个通用1/0口;
8路模/数转换器（ADC;
实时时钟（RTC和看门狗电路（WATCHDOG。
S3C44BOX的存储系统地址空lbJ分为8个存储体,每个存储体可达32M总共可达256M;
每BANK数据总线位数可设置为
8/16/32;
7个存储体的初始位置确定,空间大小可设置;
1个BANK的初始位置和空间大小都可设置,BANKO分配给自举ROM,BANK6和
BANK7通常分配给SDRM,普通设备放在其他BANK上。
S3C4BOX能实现比较复杂的控制,非常适用于工业控制和过程控制。
本电源系统
中ARM的主要功能及软件实现如下:
1.产生PWM波形:
用于对BUCK电路和全桥逆变器中MOSFET的驱动。
根据输出的采样,设定和调整定时器中周期寄存器的值和比较寄存器的值来改变输出PWM波的周期和脉冲宽度。
定时器T1,T3被设定为下溢和周期匹配中断方式,用作PWM输出,工作在连续增/减计数模式。
2.实时采样:
采用S3C44BOX中集成的16路ADC转换电路实现电压、
电流实时采样,每一通道的最小转换时间为500ns,通过采样模块MAX122,将采样信号转换为S3C44BOX的ADC所需的0—3.3V电平,在一个开关周期中,将采样80次（开关频率为50KHz,采样后,通过软件编程调整驱动全桥逆变器开关管的PWM波形相角,移相达
到稳压的目的,同时当输出电压、
电流过高或欠压时,ARM调用相应的子程序来处理突发事件,起到保护作用。
3.实现输出高压的闭环调节,提高整个系统的稳定性。
同时可以通过软件编程,数字显示输出电压和电流。
电源系统中电源的控制电路采用ARM7TDMI系列芯片的S3C44BOX为核心。
控制电路主要完成如下功能:
BUCK电路中
MOSFET驱动信号的产生、
高频逆变电路驱动信号的产生、过流过压检测与保护、输出电流电压的显示。
因此除了在下一小节将要详细介
绍的驱动电路外,控制电路主要包括ARM系统时钟电路、
存储器接口电路、电压电流采样电路、电压电流检测保护电路、光藕隔离电路等。
（二驱动电路在本电源设计中,BUCK电路和全桥逆变电路中的功率开关器件MOSFET是由ARM发出的PWM波来控制的。
但是ARM发出的信号为小信号,难以直接驱动MOSFET,所以需要在二者之间加驱动电路IR2110。
IR2110是IR公司推出的一种双通道高压、高速功率器件栅极驱动的单篇式集成驱动器。
该驱动器将输入逻辑信号转换成同相位低阻抗输出的驱动信号,频率可达1OOkHz,可用于驱动工作电压达5OOV的N沟道功率场效应管MOSFET。
（三软件设计初始化过程包括A/D口、PWM口等的初始设定。
刚启动时,设定电压输出为零,并使电压显示为零。
然后启动A/D,采样电压的设定值,此时可选择输出电压的等级。
接着以软启动方式调
基于ARM的连续可调直流高压电源的设计
任莉吴永祥
（安徽理工大学电气与信息工程学院安徽
淮南
232001
【
摘要】本文设计的电源系统用Samsung公司的ARM7TDMI系列芯片的S3C44BOX来集中实现移相全桥逆变技术、电源输出调压和过压过流保护等功能。
控制算法通过软件编程实现使得系统升级方便,也便于用户根据各自的需要灵活地选择不同的控制功能。
关键词】高压;
ARM;
PWM控制;
全桥逆变DesignofaHigh-VoltageDCSwitchingPower-SupplyBasedOnARM
RENLiWUYONGXIANG
（ANHUIUNIVERSITYOFSCIENCE&
TECHNOLOGY232001
【Abstract】Thedesignofahigh-voltagepower-supplyusingswitchingpower-supplytechnologyisdiscussedinthepaper.Thecorepartincludesbuckconverter,full-bridgetransformerandrectifier.Primaryinverterisafull-bridgeinverterconstructedbyPWM.AballelectrostaticmodelisdesignedandsimulatedbyMaxwellsoftware.ControllingpartofsystemisbasedonARM7TDMI,whichprotectthesystemfrompossibledestruction.
【KeyWords】High-voltage;
ARM;
PWMcontrol;
Full-bridge
inverter○科教视野○374
TECHNOLOGYINFORMATION科节BUCK电路,此时PWM口的占空比以一定的速度缓慢变大。
在显示电压的过程中,应有1秒的延时和刷新。
显示也是采用PWM口占空比的调节,利用滤波电路来实现D/A转换,将此信号直接供给专用电压显示模块。
A/D中断频率为20kHz。
这样整个主程序在等待A/D中断和显示处理之间来回循环。
通常基本主程序上是在A/D中断处理当中。
因为显示处理部分采用1秒的刷新,其延时是在不断的A/D中断时完成的。
图2为主程序的流程图。
图2
主程序流程图
Fig.2Flowchartofmainprogram
四、实验结果
采用Matlab进行仿真,下面是仿真得到的波形图:
1.正激电路输出电压波形,如图3所示。
图3正激输出电压波形图
Fig3Forwardcircuitoutputvoltagedisgram
2.全桥逆变得到的Ud波形图,如图4所示。
图4全桥逆变电压Ud波形图
Fig5Full-bridgeinverteroutputvoltagedisgram
五、应用
在设计基础上,成功完成了新型直流高压发生器样机制作和调试,达到了设计指标。
该型直流高压发生器具有:
使用高频开关技术和集
成驱动芯片,电路结构简单清晰,装置体积小,调压响应平稳、
快速;
输出电压稳定度高,纹波系数小,电路抗干扰能力强;
采用了新技术信号测量方便准确,仪器智能化人机接口友善。
经过皖北煤电集团公司任楼煤矿恒力电厂建设工地的实际应用达到预期设计的效果,取得良好
经济效益。
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[4]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M]..清华大学出版社（第二版,2005.[5]马文华.嵌入式系统设计与开发[M]..科学出版社,2006.
作者简介:
任莉（1982———,女,安徽淮北人,安徽理工大学电气与信息工程学院计算机应用技术专业在读研究生。
主要研究方向:
微机测控。
吴永祥（1946———,男,安徽阜阳人,安徽理工大学电气与信息工程学院,教授,硕士研究生导师。
[责任编辑:
志隽
]
科
（上接第383页目前,液膜技术在青霉素的提取中使用的比较多,
且日趋成熟。
沈力人等研究了以Span-80,醋酸丁酯的煤油溶液为有机膜相,以NaCO3水溶液为膜内相的乳化液膜,萃取模拟发酵液中青霉素的传质过程,找出了较为适合的液膜组成及萃取工艺条件。
还有利用Paranox100作为表面活性剂,2-n-辛胺作为载体萃取青霉素G。
利用DOA作为载体,ECA-360J作为乳化剂,n-醋酸丁酯作为溶剂萃取青霉
素G。
在医药方面液膜技术还可以提取生物碱、
蛋白质,分离氨基酸,萃取分离柠檬酸等。
膜技术的应用及其广泛,在生物领域,食品加工行业,石油行业都发挥着重要作用。
3.结语中国的膜技术的总体水平有了很大的进展,但与国际技术先进国家的差距仍然很大。
问题主要表现在:
生产现代化、产业化程度低,原料不规范,工艺参数未严格控制,产品质量不稳定;
膜的品种少,应用范围小。
尤其应用的工艺设计、系统成套能力、膜组件水平、相关机电产品等方面,尚未达到国际先进水平,远不能满足国内市场需求,膜技术存在着很大的发展空间。
首先,我们要加强研发能力,推动膜技术产业的
发展,依靠科技进步,提高产品质量,降低成本,增加品种,扩大应用面。
再者,通过招商引资,引进技术,消化吸收,提高膜技术应用的工艺设计、系统成套能力,膜制备和膜组件水平,膜品种及相关机电产品等方面达
到国际先进水平。
【
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志隽]
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