課程設(shè)計(jì)（論文）基于C8051F120的全數(shù)字移相全橋電路

1、 目錄一緒論 6二硬件部分2.1 系統(tǒng)功能及技術(shù)指標(biāo)72.2 系統(tǒng)方框圖72.3 移相全橋電路設(shè)計(jì)72.4電路功能說(shuō)明82.5 控制電路92.6 d/a數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊102.7放大模塊112.8保護(hù)模塊12三軟件部分3.1 c8051f120簡(jiǎn)介133.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊簡(jiǎn)介143.3程序框圖簡(jiǎn)介163.4 pwm波形生成方法173.5 控制原理及調(diào)試方式17四系統(tǒng)輸出結(jié)果及總結(jié)4.1 輸出波形仿真184.2 結(jié)論194.3 總結(jié)19四參考文獻(xiàn)20緒 論移相全橋pwm控制方式是諧振變換技術(shù)與常規(guī)的pwm技術(shù)的結(jié)合?；竟ぷ髟頌椋好總€(gè)橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管180互補(bǔ)導(dǎo)通，兩個(gè)橋臂的導(dǎo)通之間相差一個(gè)相

2、位，即為移相角。通過(guò)調(diào)節(jié)此移相角的大小，來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的脈沖，在變壓器的副邊得到占空比d可以調(diào)節(jié)的正負(fù)半周對(duì)稱的交流方波電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)相應(yīng)的輸出電壓的目的。移相pwm控制方式利用開(kāi)關(guān)管的結(jié)電容和高頻變壓器的漏電感作為諧振元件，利用高頻變壓器漏感儲(chǔ)能對(duì)功率開(kāi)關(guān)管兩端輸出電容的充放電來(lái)使開(kāi)關(guān)管兩端電壓下降為零，使全橋變換器的四個(gè)開(kāi)關(guān)管一次在零電壓下導(dǎo)通，在緩沖電容的作用下零電壓關(guān)斷，從而有效地降低了電路的開(kāi)關(guān)損耗和關(guān)斷噪聲。本系統(tǒng)由c8051f120單片機(jī)控制，通過(guò)pca計(jì)數(shù)器控制輸出，產(chǎn)生移相全橋電壓波形，加在igbt上，從而控制其通斷，使其能達(dá)到開(kāi)關(guān)頻率25khz，效率不低于93%的目的。

3、開(kāi)題研究背景及意義隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來(lái)越多，任何電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，對(duì)電源的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源具有穩(wěn)定性能好、輸出電壓紋波小、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)，但其通常都需要體積大且笨重的工頻變壓器與體積和重量都很大的濾波器。由于調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，為了保證輸出電壓穩(wěn)定，其集電極與發(fā)射極之間必須承受較大的電壓差，導(dǎo)致調(diào)整管的功耗較大，電源效率很低，一般只有45左右。另外，由于調(diào)整管上消耗較大的功率，所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器，很難滿足現(xiàn)代電子設(shè)備發(fā)展的需要。開(kāi)關(guān)電源是一種采用開(kāi)關(guān)方式控制的直流穩(wěn)壓電源，通過(guò)控

4、制開(kāi)關(guān)的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓。它以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源形式。開(kāi)關(guān)電源現(xiàn)已應(yīng)用到所有電子設(shè)備上，取代了連續(xù)控制式的線性電源。開(kāi)關(guān)電源功率變換電路和控制電路的非線性、時(shí)變性使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)比線性電路更為復(fù)雜。尤其現(xiàn)在的集成電路發(fā)展迅速，一個(gè)設(shè)計(jì)中可能包含很多個(gè)的晶體管，傳統(tǒng)制作的電路板來(lái)驗(yàn)證的方式已經(jīng)完全不可行了。開(kāi)關(guān)電源的分析、研究和設(shè)計(jì)已廣泛采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。使用該技術(shù)可以在制作實(shí)際電路之前先建立一個(gè)模擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，根據(jù)預(yù)先建立的電路模型構(gòu)造出系統(tǒng)的仿真模型，

5、然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性分析，尋求滿足設(shè)計(jì)性能要求的元件參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，減少開(kāi)發(fā)過(guò)程的盲目性、復(fù)雜性，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低設(shè)計(jì)成本。硬件部分2.1系統(tǒng)功能及技術(shù)指標(biāo)本課題基于移相全橋原理，設(shè)計(jì)一臺(tái)高效直流變換器，通過(guò)零壓開(kāi)通zvs實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)損耗的降低。要求:1、 輸入直流電壓范圍320400v，輸出220v2、 開(kāi)關(guān)頻率25khz3、 用c8051f120單片機(jī)移相與穩(wěn)壓控制，負(fù)載調(diào)整率5%.4、 效率不低于93%2.2系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)框圖1 2.3移相全橋電路設(shè)計(jì)移相全橋原理圖特點(diǎn)是開(kāi)關(guān)頻率固定，便于控制。為了提高變換器的功率密度，減少單位輸出功率的體積和重量，需要將開(kāi)關(guān)頻率提高到

6、25khz級(jí)水平。為避免開(kāi)關(guān)過(guò)程中的損耗隨頻率增加而急劇上升，在移相控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用功率mos管的輸出電容和輸出變壓器的漏電感作為諧振元件，使全橋pwm變換器四個(gè)開(kāi)關(guān)管依次在零電壓下導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)恒頻軟開(kāi)關(guān)，這種技術(shù)稱為zvs零電壓準(zhǔn)諧振技術(shù)。由于減少了開(kāi)關(guān)過(guò)程損耗，可保證整個(gè)變換器總體效率達(dá)93以上2.4電路功能說(shuō)明可以看到其一個(gè)周期分為12個(gè)工作模態(tài)，由于下半周期的六個(gè)工作模態(tài)和上半周期類似，所以，只分析上半周期的工作情況。為便于分析： （1）各開(kāi)關(guān)管為理想開(kāi)關(guān)管； （2）輸出濾波電感l(wèi)f1=lf2； （3）輸出電容coss1=coss2=clead、coss3=coss4=clag；

7、（4）電容cb上的電壓vcbv0；模態(tài)分析：(各模態(tài)波形如上圖所示) （1）t0t1t1之前，q1、q4開(kāi)通，副邊整流二極管d1截止、d2導(dǎo)通。lf1上電流由于承受正壓而上升，lf2的電流由于承受副的輸出電壓而線性減小。q1在t1時(shí)刻關(guān)斷，原邊電流給coss1充電、coss2放電。 （2）t1t2t1時(shí)刻，q1關(guān)斷，coss1的存在使得q1為零電壓關(guān)斷。此時(shí)，副邊電流就是lf1中的電流。lf1中的儲(chǔ)存的能量折射回原邊以及儲(chǔ)存在漏感中的能量給coss1充電、coss2放電。由于lf1比較大、儲(chǔ)存在其中的能量比較大，所以，有足夠的能量給coss1、coss2充放電。在此期間，可認(rèn)為原邊電流保持不變

8、。這樣，coss1、coss2上的電壓分別為：vc1=ip(t1)(t-t1)/2cleadvc2=vi-ip(t1)(t-t1)/2clead在t2時(shí)刻，coss2的電壓下降到0，q3的反并二極管導(dǎo)通，此時(shí)，q3可實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通。此模態(tài)到此結(jié)束。這段時(shí)間為2*vi*clead/ip(t1) (3)t2t3這個(gè)模態(tài)中，ilf2的電流變向（此對(duì)實(shí)現(xiàn)滯后管的零電壓開(kāi)通有意義），那么d2中的電流將降到0，自然關(guān)斷。d1中流過(guò)ilf1和ilf2中的電流之和。ilf2的電流變向，將被反射回原邊，進(jìn)入下一個(gè)模態(tài)。 (4)t3t4中，q2的反并二極管和q4導(dǎo)通，cb上的電壓由于電流始終對(duì)其充電而持續(xù)上升。副

9、邊中，d2關(guān)斷，d1導(dǎo)通流過(guò)全部負(fù)載電流。lf1、lf2都承受負(fù)的輸出電壓，其上電流線形減小。此模態(tài)方程仍為：ilf1=i1(t2)-v0*(t-t2)/lf1ilf2=i2(t2)-v0*(t-t2)/lf1所不同的是，ilf2的電流是反向的，折射回原邊有：ip(t)=-ilf2/n。此模態(tài)中，ilf2反向增加，原邊電流又開(kāi)始增大。 (5)t4t5t4時(shí)刻，關(guān)斷q4,漏感能量和lf2的能量給coss3放電、coss4充電。由于coss4的存在，q4是零電壓關(guān)斷。cb上電壓因?yàn)樵呺娏鞯睦^續(xù)充電而繼續(xù)上升。lf1上的電流通過(guò)d1續(xù)流，變壓器副邊電流即是ilf2上的電流。假設(shè)此模態(tài)中，ip近似不

10、變，則coss3、coss4上的電壓分別為：vcoss3=vi-ip(t4)*(t-t4)/2clagvcoss4=ip(t4)*(t-t4)/2clag在t5時(shí)刻，coss3上的電壓下降到0，模態(tài)結(jié)束。此模態(tài)持續(xù)時(shí)間為：2vi*clag/ip(t4) (7)t6t7 coss3電壓降到0后，q3的反并二極管自然導(dǎo)通。此時(shí)，q2、q3的反并二極管都導(dǎo)通，變壓器的原邊承受反向輸入電壓。lf2 承受正的電壓，lf1的電壓為負(fù)的輸出電壓。ilf1電流減小、ilf2電流增大（從負(fù)的最大值開(kāi)始回升），原邊電流減小。直到t6時(shí)刻，原邊電流減小到 0，此模態(tài)結(jié)束。 (7)t6t7t6時(shí)刻原邊電流減小到0，q

11、2、q3同時(shí)導(dǎo)通，原邊電流流經(jīng)q2、q3、cb、變壓器。這段時(shí)間里，電源給負(fù)載提供能量。cb上電壓開(kāi)始下降，lf2電流增加，開(kāi)始儲(chǔ)能。到t7時(shí)刻，q1關(guān)斷，進(jìn)入另一個(gè)半周期。與上述各模態(tài)類似。2.5 控制電路單片機(jī)采樣輸出電壓和電感電流，采用電壓?jiǎn)伍]環(huán)，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓并且提高系統(tǒng)的性能。pwm模塊可以輸出4路pwm波，非常適用于控制。由于pi調(diào)節(jié)器算法簡(jiǎn)單、可靠性高，一直被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，所以本文也采用數(shù)字pi調(diào)節(jié)，將電壓環(huán)的輸出作為電流環(huán)的給定。同時(shí)，為防止可能出現(xiàn)的積分飽和的情況，在算法中加入了抗飽和環(huán)節(jié)。2.6 d/a數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊dac0832介紹： dac0832是8分辨率的d/a轉(zhuǎn)換

12、集成芯片。與微處理器完全兼容。這個(gè)da芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。d/a轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位dac寄存器、8位d/a轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 dac0832結(jié)構(gòu)： d0d7：8位數(shù)據(jù)輸入線，ttl電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))； ile：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； cs：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； wr1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ile、cs、wr1的邏輯組合產(chǎn)生le1，當(dāng)le1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，le1的負(fù)跳

13、變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； xfer：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效； wr2：dac寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由wr1、xfer的邏輯組合產(chǎn)生le2，當(dāng)le2為高電平時(shí)，dac寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，le2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入dac寄存器并開(kāi)始d/a轉(zhuǎn)換。 iout1：電流輸出端1，其值隨dac寄存器的內(nèi)容線性變化； iout2：電流輸出端2，其值與iout1值之和為一常數(shù)； rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變r(jià)fb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； vcc：電源輸入端，vcc的范圍為+5v+15v； vref：基

14、準(zhǔn)電壓輸入線，vref的范圍為-10v+10v； agnd：模擬信號(hào)地 dgnd：數(shù)字信號(hào)地 dac0832的工作方式： 根據(jù)對(duì)dac0832的數(shù)據(jù)鎖存器和dac寄存器的不同的控制方式，dac0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。2.7放大模塊電壓放大器的任務(wù)是對(duì)輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。要放大的信號(hào)通常是由傳感器送來(lái)的，模擬某個(gè)物理量隨時(shí)間變化的微弱電信號(hào)，利用放大器可以將這些微弱的電信號(hào)放大到足夠的強(qiáng)，并將放大后的信號(hào)輸送到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成特定的工作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通常是變化量，所以放大電路放大的對(duì)象通常也是變化量。電壓放大器電路的組成如圖所示。圖中的vcc

15、是為放大器提供能量的直流電源；rb是偏流電阻，該電阻的作用是為晶體管提供適當(dāng)?shù)钠秒妷?，使三極管工作在放大區(qū)；rc為集電極電阻，rl為負(fù)載電阻；c0和c1為耦合電容，它們的作用是隔離放大器的直流電源對(duì)信號(hào)源與負(fù)載的影響，并將輸入的交流信號(hào)引入放大器，將輸出的交流信號(hào)輸送到負(fù)載上。2.8保護(hù)模塊1. igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路選擇本設(shè)計(jì)采用日本富士公司的exb841（日本富士公司的exb系列混合集成電路是生產(chǎn)的igbt專用驅(qū)動(dòng)芯片）高速集成芯片去驅(qū)動(dòng)。它本身具有驅(qū)動(dòng)電流放大能力，同時(shí)具有使控制電路和igbt所在主電路間實(shí)現(xiàn)電流隔離的功能，還具有過(guò)電流保護(hù)功能。驅(qū)動(dòng)芯片exb841的控制原理exb841

16、的驅(qū)動(dòng)主要有三個(gè)工作過(guò)程：正常開(kāi)通過(guò)程、正常關(guān)斷過(guò)程和過(guò)流保護(hù)動(dòng)作過(guò)程。14和15兩腳間外加pwm控制信號(hào)，當(dāng)觸發(fā)脈沖信號(hào)施加于14和15引腳時(shí)，在ge兩端產(chǎn)生約16v的igbt開(kāi)通電壓；當(dāng)觸發(fā)控制脈沖撤銷時(shí)，在ge兩端產(chǎn)生-5.1v的igbt關(guān)斷電壓。過(guò)流保護(hù)動(dòng)作過(guò)程是根據(jù)igbt的ce極間電壓uce的大小判定是否過(guò)流而進(jìn)行保護(hù)的，uce由二極管vd7檢測(cè)。當(dāng)igbt開(kāi)通時(shí)，若發(fā)生負(fù)載短路等發(fā)生大電流的故障，uce會(huì)上升很多，使得vd7截止，exb841的6腳“懸空”，b點(diǎn)和c點(diǎn)電位開(kāi)始由約6v上升，當(dāng)上升至13v時(shí)，vz1被擊穿，v3導(dǎo)通，c4通過(guò)r7和v3放電，e點(diǎn)的電壓逐漸下降，v6導(dǎo)

17、通，從而使igbt的ge間電壓uce下降，實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷，完成exb841對(duì)igbt的保護(hù)。射極電位為-5.1v，由exb841內(nèi)部的穩(wěn)壓二極管vz2決定。其典型接線圖如下：圖2-19 m57962l型igbt驅(qū)動(dòng)器的原理與接線圖三軟件部分3.1 c8051f120簡(jiǎn)介c8051f12x系列器件是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型mcu 芯片，具有64 個(gè)數(shù)字i/o 引腳（100 腳tqfp 封裝）下面列出了一些主要特性； 1 高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051 兼容的cip-51 內(nèi)核（100mips 或50mips） 2 真正12 位或10 位、100 ksps 的adc，帶pga 和8 通道模擬多路開(kāi)關(guān)

18、3 真正8 位500 ksps 的adc，帶pga 和8 通道模擬多路開(kāi)關(guān)4 兩個(gè)12 位dac，具有可編程數(shù)據(jù)更新方式（僅c8051f12x） 5 2 周期的16 x 16 乘法和累加引擎6 128kb或64kb 可在系統(tǒng)編程的flash 存儲(chǔ)器 7 可尋址64kb 地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口 8 5 個(gè)通用的16 位定時(shí)器 9 具有6 個(gè)捕捉/比較模塊的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列10 片內(nèi)看門狗定時(shí)器、vdd 監(jiān)視器和溫度傳感器 11 內(nèi)部精確振蕩器：24.5mhz c8051f120結(jié)構(gòu)圖3.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊簡(jiǎn)介可編程計(jì)數(shù)器陣列 除了5個(gè)16位的通用計(jì)數(shù)器/定時(shí)器之外，c8051f1

19、2x器件中還有一個(gè)片內(nèi)可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列（pca）。pca包括一個(gè)專用的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器時(shí)間基準(zhǔn)和6個(gè)可編程的捕捉/比較模塊。時(shí)間基準(zhǔn)的時(shí)鐘可以是下面的六個(gè)時(shí)鐘源之一：系統(tǒng)時(shí)鐘/12、系統(tǒng)時(shí)鐘/4、定時(shí)器0溢出、外部時(shí)鐘輸入（eci）、系統(tǒng)時(shí)鐘和外部振蕩源/8。 每個(gè)捕捉/比較模塊都有六種工作方式：邊沿觸發(fā)捕捉、軟件定時(shí)器、高速輸出、頻率輸出、8位脈沖寬度調(diào)制器和16位脈沖寬度調(diào)制器。pca捕捉/比較模塊的i/o和外部時(shí)鐘輸入可以通過(guò)數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)連到mcu的端口i/o引腳。 定時(shí)器 c8051f12x 和c8051f13x mcu 內(nèi)部有5 個(gè)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器：其中定時(shí)器0 和定時(shí)器1

20、 與標(biāo)準(zhǔn)8051中的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器兼容。定時(shí)器2、定時(shí)器3 和定時(shí)器4 是16 位自動(dòng)重裝載并具有捕捉功能的定時(shí)器，可用于 adc、dac、方波發(fā)生器或作為通用定時(shí)器使用。這些計(jì)數(shù)器/定時(shí)器可以用于測(cè)量時(shí)間間隔，對(duì)外部事件計(jì)數(shù)或產(chǎn)生周期性的中斷請(qǐng)求。定時(shí)器0 和定時(shí)器1 幾乎完全相同，有四種工 作方式。定時(shí)器3 具有自動(dòng)重裝載和捕捉功能。定時(shí)器2 和定時(shí)器4 完全相同，不但提供了自動(dòng)重裝載和捕捉功能，還具有在外部端口引腳上產(chǎn)生50%占空比的方波的能力（電平切換輸出）。定時(shí)器0 和定時(shí)器1 的時(shí)鐘可以在5 個(gè)時(shí)鐘源中選擇，由定時(shí)器方式選擇位（t1m-t0m）和時(shí)鐘預(yù)分頻位（sca1-sca0）決

21、定。時(shí)鐘預(yù)分頻位為定時(shí)器0 和/或定時(shí)器1 定義一個(gè)預(yù)分頻時(shí)鐘。定時(shí)器0/1 可以被配置為使用這個(gè)預(yù)分頻時(shí)鐘或系統(tǒng)時(shí)鐘。定時(shí)器2、3、4 可以使用系統(tǒng)時(shí)鐘、系統(tǒng)時(shí)鐘/12 或外部振蕩器時(shí)鐘/8。 定時(shí)器0 和定時(shí)器1 還可以作為計(jì)數(shù)器使用。當(dāng)作為計(jì)數(shù)器使用時(shí)，在所分配的引腳上出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器寄存器加1。對(duì)事件計(jì)數(shù)的最大頻率可達(dá)到系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的四分之一。輸入信號(hào)不需要是周期性的，但在一個(gè)給定電平上的保持時(shí)間至少應(yīng)為兩個(gè)完整的系統(tǒng)時(shí)鐘周期，以保證該電平能夠被采樣。 1 定時(shí)器0 和定時(shí)器1 每個(gè)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器都是一個(gè)16 位的寄存器，在被訪問(wèn)時(shí)以兩個(gè)字節(jié)的形式出現(xiàn)：一個(gè)低字節(jié)（tl0 或

22、tl1）和一個(gè)高字節(jié)（th0 或th1）。計(jì)數(shù)器/定時(shí)器控制寄存器（tcon）用于允許定時(shí)器0 和定時(shí)器1 以及指示它們的狀態(tài)。通過(guò)設(shè)置ie 寄存器中的et0 位使能定時(shí)器0 中斷，通過(guò)設(shè)置ie寄存器中的et1 位使能定時(shí)器1 中斷。這兩個(gè)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器都有四種工作方式，通過(guò)設(shè)置計(jì)數(shù)器/定時(shí)器方式寄存器（tmod）中的方式選擇位t1m1-t0m0 來(lái)選擇工作方式。每個(gè)定時(shí)器都可以被獨(dú)立編程。 （1） 方式0：13 位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器 在方式0 時(shí)，定時(shí)器0 和定時(shí)器1 被作為13 位的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器使用。下面介紹對(duì)定時(shí)器0 的配置和操作。這兩個(gè)定時(shí)器在工作上完全相同，定時(shí)器1 的配置過(guò)程與定時(shí)器

23、0 一樣。 th0 寄存器保持13 位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的8 個(gè)msb。tl0 在tl0.4-tl0.0 位置保持5 個(gè)lsb。tl0的高3 位（tl0.7-tl0.5）是不確定的，在讀計(jì)數(shù)值時(shí)應(yīng)屏蔽掉或忽略這3 位。作為13 位定時(shí)器寄存器，計(jì)到 0x1fff（全 1）后再計(jì)一次將發(fā)生溢出，使計(jì)數(shù)值回到 0x0000，此時(shí)定時(shí)器溢出標(biāo)志tf0（tcon.5）被置位并產(chǎn)生一個(gè)中斷（如果被允許）。定時(shí)器0 和定時(shí)器1 的時(shí)鐘可以在5 個(gè)時(shí)鐘源中選擇，由定時(shí)器方式選擇位（t1m-t0m）和時(shí)鐘預(yù)分頻位（sca1-sca0）決定。時(shí)鐘預(yù)分頻位為定時(shí)器0 和/或定時(shí)器1 定義一個(gè)預(yù)分頻時(shí)鐘。定時(shí)器0/1

24、可以被配置為使用這個(gè)預(yù)分頻時(shí)鐘或系統(tǒng)時(shí)鐘。定時(shí)器2、3、4 可以使用系統(tǒng)時(shí)鐘、系統(tǒng)時(shí)鐘/12 或外部振蕩器時(shí)鐘/8。 定時(shí)器0 和定時(shí)器1 還可以作為計(jì)數(shù)器使用。當(dāng)作為計(jì)數(shù)器使用時(shí)，在所分配的引腳上出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器寄存器加1。對(duì)事件計(jì)數(shù)的最大頻率可達(dá)到系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的四分之一。輸入信號(hào)不需要是周期性的，但在一個(gè)給定電平上的保持時(shí)間至少應(yīng)為兩個(gè)完整的系統(tǒng)時(shí)鐘周期，以保證該電平能夠被采樣。 定時(shí)器2、定時(shí)器3 和定時(shí)器4 定時(shí)器2、定時(shí)器3 和定時(shí)器4 是16 位的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器由兩個(gè)8 位的sfr 組成：tmrnl（低字節(jié)）和tmrnh（高字節(jié)），其中n = 2、3 或4。定

25、時(shí)器2 和定時(shí)器4 具有自動(dòng)重裝載、捕捉和電平切換輸出功能，可以向上或向下計(jì)數(shù)。定時(shí)器3 具有自動(dòng)重裝載和捕捉功能，也可以向上或向下計(jì)數(shù)。用定時(shí)器2、3 或4 控制寄存器（tmrncn）中的位選擇捕捉方式和自動(dòng)重裝載方式。用定時(shí)器2 或4 配置寄存器（tmrncf）中的位選擇電平切換輸出方式。這些定時(shí)器還可以在外部引腳上產(chǎn)生方波信號(hào)。與定時(shí)器0 和定時(shí)器1 一樣，定時(shí)器2、3 和4 可以使用系統(tǒng)時(shí)鐘（1、2 或12 分頻）、外部時(shí)鐘（8 分頻）或外部輸入引腳上的跳變作為時(shí)鐘源。計(jì)數(shù)器/定時(shí)器選擇位 c/tn（tmrncn.1）將定時(shí)器配置為計(jì)數(shù)器方式或定時(shí)器方式。清除c/tn 將定時(shí)器配置為定

26、時(shí)器方式（即系統(tǒng)時(shí)鐘或外部輸入引腳上的跳變作為定時(shí)器的輸入）。當(dāng)c/tn 位被置1時(shí)，將定時(shí)器配置為計(jì)數(shù)器方式（即在tn 輸入引腳上的負(fù)跳變使計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的寄存器加1 或減1）。定時(shí)器3 和定時(shí)器2 共享t2 輸入引腳。有關(guān)為外設(shè)選擇和配置外部i/o 引腳的詳細(xì)信息見(jiàn)“18.1 端口0 端口3 和優(yōu)先級(jí)交叉開(kāi)關(guān)譯碼器”。定時(shí)器2 和定時(shí)器3 可用于啟動(dòng)adc 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，定時(shí)器2、定時(shí)器3 和定時(shí)器4 可用于更新dac 輸出。只有定時(shí)器1 能用于為uart1 產(chǎn)生波特率，定時(shí)器 定時(shí)器2、定時(shí)器3 和定時(shí)器4 均可用于為uart0 產(chǎn)生波特率。 當(dāng)定時(shí)器2、定時(shí)器3 和定時(shí)器4 工作在捕捉模式

27、時(shí)，可以在下列時(shí)鐘源中選擇時(shí)鐘：sysck、sysclk/2、sysclk/12、外部時(shí)鐘/8、tn 輸入引腳上的負(fù)跳變。清除c/tn 位（tmrncn.1）選擇系統(tǒng)時(shí)鐘/外部時(shí)鐘作為定時(shí)器的輸入?？梢杂胻mrncf 中的時(shí)鐘選擇位tnm0 和tnm1 在系統(tǒng)時(shí)鐘、系統(tǒng)時(shí)鐘/12 或xtal1/xtal2 引腳上的外部時(shí)鐘/8 中選擇。當(dāng)c/tn 位被置1時(shí)，tn 輸入引腳上的負(fù)跳變使計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的寄存器加1 或減1（即配置為計(jì)數(shù)器方式）。 2 配置定時(shí)器2、3 和4 向下計(jì)數(shù) 定時(shí)器2、定時(shí)器3 和定時(shí)器4 具有向下計(jì)數(shù)的能力。當(dāng)定時(shí)器配置寄存器中的減1 使能位（dcen）被置1時(shí)，定時(shí)器

28、可以向上或向下計(jì)數(shù)。當(dāng)dcen = 1 時(shí)，定時(shí)器的計(jì)數(shù)方向受tnex 引腳上的邏輯電平的控制（定時(shí)器3 與定時(shí)器2 共享t2ex 引腳）。當(dāng)tnex = 1 時(shí)，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器向上計(jì)數(shù)；當(dāng)tnex = 0 時(shí)，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器向下計(jì)數(shù)。如果要使用該功能，tnex 必須在數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)中被使能并且被配置為數(shù)字輸入。 注：當(dāng)dcen = 1 時(shí)，tnex 輸入的其它功能（即捕捉和重裝載）不可用。當(dāng)dcen =1 時(shí)，tnex只控制定時(shí)器的計(jì)數(shù)方向。3.3程序框圖簡(jiǎn)介3.4pwm波形生成方法利用c805f120的pca計(jì)數(shù)器產(chǎn)生pwm波形的基本原理是：在高速輸出并且允許ccf中斷方式下，不斷在ccf中

29、斷服務(wù)程序中將事先計(jì)算好的pwm波形的脈沖寬度累加到捕捉/比較模塊寄存器pca0cpn（高8位pca0cphn和低8位pca0cpln）中，這樣在捕捉/比較模塊寄存器和計(jì)數(shù)器/定時(shí)器相匹配時(shí)就得到相應(yīng)的spwm波形不斷交替的高低電平。輸出的是頻率可變的spwm波形，既調(diào)制波頻率可變，所以在不同的頻率段設(shè)置有不同的載波比n，從而max的值只是相對(duì)固定的。規(guī)則采樣在載波三角波的固定點(diǎn)對(duì)正弦波進(jìn)行采樣，以確定脈沖的前沿和后沿時(shí)刻，而并不管此時(shí)是否發(fā)生正弦調(diào)制波與載波三角波相交。也就是說(shuō)采樣點(diǎn)和開(kāi)關(guān)點(diǎn)不重合，采樣點(diǎn)是固定的，開(kāi)關(guān)點(diǎn)是變化的。開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換時(shí)刻可以利用簡(jiǎn)單的三角函數(shù)在線地計(jì)算出來(lái)，滿足了微機(jī)

30、全數(shù)字控制的需要。3.5 控制原理及調(diào)試方式 采用 igbt 管專用驅(qū)動(dòng)芯片 m57962l，其輸入端接控制電路產(chǎn)生的pwm信號(hào)，其輸出可用以直接驅(qū)動(dòng) igbt管。其特點(diǎn)如下： 采用快速型的光耦實(shí)現(xiàn)電氣隔離。 具有過(guò)流保護(hù)功能。當(dāng)通過(guò)8051f120產(chǎn)生移項(xiàng)波形后，通過(guò)d/a轉(zhuǎn)換放大后，分別加在全橋的兩組對(duì)橋上，在同一時(shí)刻，只有一組橋?qū)?，而另一組橋關(guān)閉。由于在兩對(duì)橋?qū)〞r(shí)電壓方向相反，這樣，通過(guò)調(diào)節(jié)兩對(duì)管的導(dǎo)通頻率就可以調(diào)節(jié)輸出的交流頻率。而通過(guò)調(diào)節(jié)移向橋的相位角，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。四系統(tǒng)輸出結(jié)果及總結(jié)4.1 輸出波形仿真4.2 結(jié)論全橋變換器一直都是眾多電力電子技術(shù)工作者關(guān)注和研究

31、的熱點(diǎn)，本文針對(duì)開(kāi)關(guān)電源變換器建模進(jìn)行研究，主要工作與獲得的結(jié)論如下：分析了開(kāi)關(guān)電源中常見(jiàn)的dc-dc變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和原理特性。并針對(duì)各自的變換器建立簡(jiǎn)化的模型，分析變換器的特性，小結(jié)了各變換器的優(yōu)缺點(diǎn)及在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)選用的規(guī)則。具體分析了實(shí)際項(xiàng)目中的ac-dc開(kāi)關(guān)電源的全橋變換器原理；分析了pwm控制電路結(jié)構(gòu)、工作原理和驅(qū)動(dòng)電路；設(shè)計(jì)了高頻變壓器；建立各個(gè)部分的單個(gè)模型，仿真分析參數(shù)改變對(duì)模型性能的影響；在分模型的基礎(chǔ)上搭建了電路的整體模型，整體模型的仿真結(jié)果和實(shí)際電路的變化是一致的，這些模型對(duì)開(kāi)關(guān)源的設(shè)計(jì)起著省時(shí)省力的輔助性設(shè)計(jì)的作用。移相全橋變換器可以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，可以改善開(kāi)關(guān)電源的效率。本文也將移相全橋變換器的工作原理做了具體分析，并建立了簡(jiǎn)化的模型，簡(jiǎn)化模型的仿真結(jié)果波形圖符合理論的分析，實(shí)現(xiàn)其具體功能模塊化，并對(duì)全橋軟開(kāi)關(guān)的改進(jìn)拓?fù)溥M(jìn)行局部和全部的建模仿真，得出合乎實(shí)際設(shè)計(jì)的電路模型。開(kāi)關(guān)電源的計(jì)算機(jī)仿真輔助設(shè)計(jì)，對(duì)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)和分析有著不可磨