随着现场可编程门阵列FPGA与数字信号处理器DSP等高性能数字控制芯片的迅速发展,开关电源的控制已经由模拟控制,模数混合控制,进入到全数字控制阶段。可编程逻辑器件FPGA由于可重复编程,使用灵活,可靠性高,风险小等特点,很好的满足了开关电源设计与生产中缩短设计周期,加强可靠性,以及标准化、模块化的要求。因此,FPGA在开关电源领域得到了广泛应用。此外,还具有比DSP更快的处理速度,更高的工作频率,而且可以根据功率变换器的特点灵活进行设计,尤其适用于高频开关电源的设计。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代电子设备供电系统的主流。在电子设备领域中,通常将整流器称为一次电源,而将DC/DC变换器称为二次电源,对二次电源的要求主要是高功率密度。为了缩小DC/DC变换器的体积,提高功率密度,改善动态响应,高频化是DC/DC变换器技术发展的必然趋势。但是,随着变流装置功率和开关功率的增加,又会产生新的问题,如开关损耗,无源元件的损耗增大,高频寄生参数及高频EMI问题等。这些问题已经成为制约DC/DC变换器可靠性、高频化及变频调速系统性能进一步提高的关键技术因素之一。为了减少功率开关器件的开关损耗,引入软开关技术可以从根本上解决这些问题,因此其研究具有重要的实际应用价值。 本文基于FLEX10KA FPGA数字控制芯片研制开发了容量为180W的有源箝位正激软开关电源,控制策略采用神经网络控制。文中在对该电源系统进行Matlab仿真以及硬件电路实现的基础上,对传统PID控制方法与神经网络控制方法进行了深入的比较与分析,仿真及实验结果证明了数字控制系统的良好性能。尤为突出的是基于现代控制理论的控制器提高了DC/DC变换器系统的稳定性及动态响应性能。同时,所有控制算法均集中于一片FPGA芯片中,为开关电源的模块化、集成化、智能化提供了基础。