[發明專利]一種基于氮化鎵器件和DSP芯片的耐高溫開關電源及其工作方法

在審

• 申請號: 201711450034.0
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108075659A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 李康;陳卓
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157;H02M1/08;H02M1/14
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 葉亞林

1.一種基于氮化鎵器件和DSP芯片的耐高溫開關電源，其特征在于，包括切比雪夫II型輸入抗混疊濾波電路、GaN晶體管、開關電源buck電路、和DSP芯片；切比雪夫II型輸入抗混疊濾波電路與GaN晶體管的漏極連接；GaN晶體管的漏極通過開關電源buck電路接入DSP芯片的adc引腳；DSP芯片的pwm輸出引腳與GaN晶體管的門極連接，實現對GaN晶體管開關時間的控制；DSP芯片、GaN晶體管和開關電源buck電路構成閉環控制系統。

2.根據權利要求1所述的基于氮化鎵器件和DSP芯片的耐高溫開關電源，其特征在于，所述切比雪夫II型輸入抗混疊濾波電路的傳遞函數如下：

1 s 3 - 1.2248 s 2 + 1.2277 s - 0.5222 . ]]>

3.根據權利要求1所述的基于氮化鎵器件和DSP芯片的耐高溫開關電源，其特征在于，所述GaN晶體管為TPH3202P；所述切比雪夫II型輸入抗混疊濾波電路的電容器為SXP37C334KAA；所述切比雪夫II型輸入抗混疊濾波電路的電感為IHLP4040DZER330M8A；所述DSP芯片為TMS320F28335。

4.一種如權利要求1-3任意一項所述開關電源電路的工作方法，其特征在于，包括步驟如下：

1)輸入信號輸入切比雪夫II型輸入抗混疊濾波電路，切比雪夫II型輸入抗混疊濾波電路濾除輸入信號的高頻部分，使輸入到adc引腳的信號滿足采樣定理；

2)輸入信號通過切比雪夫II型輸入抗混疊濾波電路后通過GaN晶體管的漏極輸入GaN晶體管；

3)pwm輸出信號觸發adc引腳的中斷；

3.1)當中斷來臨時，DSP芯片內部的指令寄存器IR填入新的值，DSP芯片內的程序跳出主函數，執行adc中斷函數；

3.2)adc中斷函數對buck電路輸出的信號進行數模轉換得到數字信號；其中，buck電路的輸入信號為切比雪夫II型輸入抗混疊濾波電路的輸出；

3.3)將所述數字信號與標準電壓進行比較，得到偏差信號值；

3.4)將偏差信號值作為控制算法函數的輸入，計算下一周期中pwm輸出信號占空比的值；并存儲在DSP芯片的pwm影子寄存器，作為下個周期pwm信號的輸出；

4)pwm信號控制GaN晶體管的開閉，配合buck電路實現輸出電壓的調整；

5)輸出信號由GaN晶體管的漏極輸出。

5.根據權利要求4所述開關電源電路的工作方法，其特征在于，所述步驟3.4)中，控制算法函數的設計方法為，將buck電路經過拉普拉斯變換得到s域的buck電路傳遞函數，實現對所述閉環系統的初步建模；在已有伯德圖的基礎上添加移動零極點，得到控制函數；對所述控制函數經過拉普拉斯逆變換到時域，最后進行z變換，即得到控制算法函數。

6.根據權利要求4所述開關電源電路的工作方法，其特征在于，所述步驟3.3)中的標準電壓的數字值計算公式如下：

4096 · R 2 V O b j e c t R 1 + R 2 ]]>

其中，R1、R2為分壓電阻，VObject為目標電壓。