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大功率DC/DC变换器电磁干扰的抑制措施及设计

2010-04-043200王雪华 张伟 杜青 齐铂金电子产品世界

  五、大功率DC/DC变换器软件程序抗干扰设计

  大功率DC/DC变换器通常采用DSP控制,软件程序的抗干扰性设计同样非常重要。大功率DC/DC变换器软件抗干扰主要从两个方面来考虑:DSP抗干扰技术和软件滤波抗干扰技术,前者主要是抵御因干扰造成的程序“跑飞”,后者主要是消除信号中的干扰以提高系统精度。

  DSP抗干扰技术

  在FCEV用大功率DC/DC变换器的运行中,一旦控制系统的DSP受干扰,将会导致非常严重的后果,甚至使整个燃料电池电动汽车动力系统瘫痪,所以在设计实际系统时,均考虑万一出现干扰时,DSP系统自身的抵御措施。

  为了提高DSP的抗干扰性,在新型DSP控制器(如TMS320LF2407A)内部集成了看门狗定时器模块(WDT)[9],用于程序运行监视,是一种软硬件结合的抗程序跑飞措施。WDT硬件主体是一个用于产生定时T的计数器或单稳触发器,该计数器或单稳触发器基本独立运行,其定时输出端接至DSP的复位线,而其定时清零则由DSP软件控制。

  在正常情况下,程序启动WDT后,并在一定时时间T内将其清零复位,这样WDT的定时溢出就不会发生,如同睡眠一般不起任何作用。在受到干扰的异常情况下,CPU时序逻辑被破坏,程序执行混乱,不可能周期性地将WDT清零,这样当WDT的定时溢出时,其输出使DSP系统复位,CPU摆脱因一时干扰而陷入的瘫痪状态。

  软件滤波技术

  本文采用软件滤波技术对FCEV用大功率DC/DC变换器的采样数据进行处理。大功率DC/DC变换器将采集到的模拟量经过滤波后送至DSP控制器的A/D转换通道,通过软件编程启动A/D转换,将取得的采样值存入A/D内置寄存器中。

  DSP周围的干扰信号多呈毛刺形状,作用时间比较短。DSP对模拟量进行采样时,可对同一模拟量多次进行A/D转换,并将多次采样值暂存在内部数据区中。当多次采样结束后,采用数据平滑滤波算法和多次采样求均值的方法进行数据处理,这样可以增强软件程序抗干扰性,提高数据采样的准确度和精度。

  六、结语

  本文从大功率DC/DC变换器主要电磁干扰源及抑制措施、控制电路板的信号隔离以及软件程序的抗干扰设计三个方面对FCEV用大功率DC/DC变换器的电磁兼容性进行了研究,有效的解决了FCEV用大功率DC/DC变换器电磁干扰问题。采用上述电磁兼容设计的FCEV用大功率DC/DC变换器现已成功应用在由清华大学研制的燃料电池城市客车上,各项技术指标均满足整车使用要求,运行效果良好。

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