[发明专利]一种基于氮化镓器件和DSP芯片的耐高温开关电源及其工作方法

权利要求书

1.一种基于氮化镓器件和DSP芯片的耐高温开关电源，其特征在于，包括切比雪夫II型输入抗混叠滤波电路、GaN晶体管、开关电源buck电路、和DSP芯片；切比雪夫II型输入抗混叠滤波电路与GaN晶体管的漏极连接；GaN晶体管的漏极通过开关电源buck电路接入DSP芯片的adc引脚；DSP芯片的pwm输出引脚与GaN晶体管的门极连接，实现对GaN晶体管开关时间的控制；DSP芯片、GaN晶体管和开关电源buck电路构成闭环控制系统。

2.根据权利要求1所述的基于氮化镓器件和DSP芯片的耐高温开关电源，其特征在于，所述切比雪夫II型输入抗混叠滤波电路的传递函数如下：

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

3.根据权利要求1所述的基于氮化镓器件和DSP芯片的耐高温开关电源，其特征在于，所述GaN晶体管为TPH3202P；所述切比雪夫II型输入抗混叠滤波电路的电容器为SXP37C334KAA；所述切比雪夫II型输入抗混叠滤波电路的电感为IHLP4040DZER330M8A；所述DSP芯片为TMS320F28335。

4.一种如权利要求1-3任意一项所述开关电源电路的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)输入信号输入切比雪夫II型输入抗混叠滤波电路，切比雪夫II型输入抗混叠滤波电路滤除输入信号的高频部分，使输入到adc引脚的信号满足采样定理；

2)输入信号通过切比雪夫II型输入抗混叠滤波电路后通过GaN晶体管的漏极输入GaN晶体管；

3)pwm输出信号触发adc引脚的中断；

3.1)当中断来临时，DSP芯片内部的指令寄存器IR填入新的值，DSP芯片内的程序跳出主函数，执行adc中断函数；

3.2)adc中断函数对buck电路输出的信号进行数模转换得到数字信号；其中，buck电路的输入信号为切比雪夫II型输入抗混叠滤波电路的输出；

3.3)将所述数字信号与标准电压进行比较，得到偏差信号值；

3.4)将偏差信号值作为控制算法函数的输入，计算下一周期中pwm输出信号占空比的值；并存储在DSP芯片的pwm影子寄存器，作为下个周期pwm信号的输出；

4)pwm信号控制GaN晶体管的开闭，配合buck电路实现输出电压的调整；

5)输出信号由GaN晶体管的漏极输出。

5.根据权利要求4所述开关电源电路的工作方法，其特征在于，所述步骤3.4)中，控制算法函数的设计方法为，将buck电路经过拉普拉斯变换得到s域的buck电路传递函数，实现对所述闭环系统的初步建模；在已有伯德图的基础上添加移动零极点，得到控制函数；对所述控制函数经过拉普拉斯逆变换到时域，最后进行z变换，即得到控制算法函数。

6.根据权利要求4所述开关电源电路的工作方法，其特征在于，所述步骤3.3)中的标准电压的数字值计算公式如下：

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

其中，R1、R2为分压电阻，VObject为目标电压。