标签: TMS320LF2407

随着计算机和信息技术的飞跃发展，使具有快速和高精度处理能力的DSP出现并广泛应用。本文设计了一种通过DSP实现对运动相机控制的系统，可以使常规方式无法进行的拍摄工作变得轻松，并能达到理想效果。实现了相机快速到达指定位置，进行5点拍摄，并确保拍摄到的图像不失真。 1 系统原理 基于TMS320LF2407的运动相机控制系统框图如图1所示。 图1 基于DSP的运动相机控制系统框图 DSP在GPIO的驱动下将输入的指令进行处理，经过光电耦合和功率放大后，驱动步进电机工作，步进电机和相机机架上的齿轮结构连接，控制相机完成5点拍摄工作。 运动相机的控制原理如图2所示。运动相机控制系统需要完成相机在某个时刻快速运动到指定位置1点，立即停止，对准目标拍照并保证图像清晰，然后以同样标准在位置2点、位置3点、位置4点、位置5点拍照，再按原路快速返回到位置1点，等待下一个拍摄周期的到来。 图2 运动相机控制原理 2 系统硬件设计 在运动相机控制系统中，需要控制相机做“重复启停”运动，即在某些时刻要求相机快速运动，在特定时刻迅速停止，并能保证停止时相机静止不动，确保拍摄到的图像不失真。因此要求所选电机应易于启停控制的同时，还要具有锁定能力。本系统采用运动控制系统中广泛应用的步进电机作为执行元件。 步进电机是根据组合电磁铁的理论设计的，是一种将有效电脉冲信号转变为相应的角位移或直线位移的开环控制元件。步进电机通过专用的电源把电脉冲信号按一定顺序供给定子各相控制绕组，在气隙中产生类似于旋转磁场的脉冲磁场，使每给步进电机加一个脉冲信号，步进电机就移动一步。步进电机的转速、停止的位置只取决于输入脉冲信号的频率和脉冲个数，不需要反馈信息和A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化为可控角位移。步进电机只有周期性的误差而无累积误差、可以在相当宽的范围内平滑调速、具有一定的自锁能力和易于启停控制等特点，非常适合运动相机控制系统。步进电机的控制系统如图3所示。当步进电机和负载已经确定之后，整个驱动系统的性能就完全取决于驱动电源和控制方法，步进电机驱动器由脉冲信号、信号分配、功率放大器几部分组成。脉冲分配方式采用软件脉冲分配，采用软件进行脉冲分配不用改变硬件线路，只需修改软件程序就能完成控制方案修改，不仅降低了成本，还提高了可靠性。 图3 步进电机控制系统框图 根据电机所带负载相机的动力学要求、控制相机扫拍过程中电机运动规律和相机曝光时间的关系，选择使用ASM46AK-H100 的谐波减速步进电机。ASM46AK—H100步进电机减速比为1：100，最高分辨率设定为0.36(°)/脉冲，转矩为5 N·m，最大转矩为11 N·m，电源输入电流为1.7 A，电源输入电压DC 24 V，最大输入脉冲频率为250 kHz(脉冲占空比50 时)，速度/位置控制指令是脉冲序列输入，容许速度范围为0～24 r/min，能满足CCD的要求。在过载保护、过压保护、速度差异常保护、速度过快、EPROM 数据错误、传感器异常、系统异常等保护功能工作时，输出警报信号，电动机自然停止。 步进电机驱动器选择配套的ASD18A-K驱动器，ASD18A-K驱动器提供控制用电源、转速控制脉冲、运动方向控制脉冲、A相脉冲输出、B相脉冲输出、定时、警报、分辨率转换和电流切换等电气接口。ASD18A-K驱动器可以通过功能转换开关调节分辨率、脉冲输入方式、电流大小，转速大小等，合理选择参数可以抑制低速运行时的振动，使启动时的动作更为平稳。 DSP选择高性价比且性能优异的数字信号处理器TMS320LF2407，集成了A/D、PWM 发生器、光电编码器、接口电路等片内外设。具有丰富的片上资源，544 BDARAM，2 KB SARAM，32 KB FLASH，2个事件管理器(每个均包含2个16位的通用定时器、8个PWM 通道、3个捕获单元)用于产生驱动电机的PWM 波形，16通道10位，转换时间为500 ns的ADC模块实现模拟控制量的A/D转换、丰富的外部存储器接口(192K×16 b：64 KB 的程序存储器，64 KB 的数据存储器、64 KB I/O实现DSP与键盘及液晶显示光电耦合器起隔离和电压转换的作用)、看门狗模块、CAN、SCI、多个GPIO、5个外部中断、PLL等。非常高的运算性能，最高可达40 MIPS，指令周期25 ns。具有丰富的开发资源，JTAG、CCS、完备的技术文档支持、144 pin LQFP封装。TMS320LF2407的I/O 输出是3.3 V 的CMOS电平，采用245缓冲器转换成TTL电平后驱动步进电机驱动器ASD18A-K，ASD18A-K完成细分、环形分配和功率驱动 。 下一页： 系统软件设计，相机控制流程 3 系统软件设计 控制系统程序由主程序、子程序和中断子程序组成，主程序完成系统初始化及各变量的初始化，子程序完成各控制面板的扫描，中断子程序实现控制面板上各参数设定的功能 。相机控制流程图如图4所示。 图4 相机控制流程图 由于TMS320LF2407通过I/O 口和驱动器连接，需要对接口初始化定义，IOPC5被配置为基本功能方式；PWM3 IOPB2，IOPB5被配置为通用I/O 方式；IOPC5被配置为通用I/O方式；在步进电机驱动程序设计中，充分运用TMS320LF2407控制器的事件管理模块。在TMS32OLF2407中各有一个16位比较寄存器CMPRx(x=4、5、6)，每个比较寄存器各有两个比较PWM 输出引脚，产生3路PWM 输出信号，控制电机转速(位置)，其输出引脚极性将由控制寄存器(ACTR)的控制位来决定，根据需要选择高电平或低电平作为开通信号。在PWM 后号调制中需要周期一定的载波，这时用到了定时器3，它以内部CPU 时钟作为输人，工作于连续增/减计数模式下，产生PWM 脉冲输出，产生的脉冲为一个环形可变脉冲，这时由T3PR定时周期下溢和上溢时产生中断，刷新周期值，进行PWM 调整。 4 结语 本文使用数字信号处理器TMS320LF2407通过驱动步进电机驱动器ASD18A-K，和嵌入式DSP控制程序来驱动ASM46AK-H100的谐波减速步进电机以实现对运动相机的控制，通过实验室模拟实验、现场实际操作和数据测试，该控制系统的设计达到了预期的要求。

　　 引 言 　　移相全桥ZVS DC-DC变换器是目前应用最广泛的软开关电路之一。作为一种具有优良性能的移相全桥变换器，其两个桥臂的开关管均在零电压软开关条件下运行，开关损耗小，结构简单，顺应了直流电源小型化、高频化的发展趋势，因此在中大功率DC-DC变换场合得到了广泛应用，而系统数字化控制可进一步提高系统的可靠性。数字化系统具备完整的可编程能力，它使程序修改、算法升级、功能移植都非常容易，相对于模拟控制方式具有明显的优势。DC-DC变换器的数字化控制是当前的研究热点之一。本文分析了主电路原理，采用TMS320LF2407作为主控芯片实现了ZVS DC-DC变换器的全数字控制，并给出了实验结果。 　　 1 主电路拓扑及工作原理 　　ZVS PWM DC-DC全桥变换器的主电路结构如图1所示，其主要波形如图2所示。由图1可见，电路结构与普通双极性PWM变换器类似。Q1、D1和Q4、D4组成超前桥臂、Q2、D2和Q3、D3组成滞后桥臂；C1～C4分别是Q1～Q4的谐振电容，包括寄生电容和外接电容；Lr是谐振电感，包括变压器的漏感；T副方和DR1、DR2组成全波整流电路，Lf、Cf组成输出滤波器，R1是负载。Q1和Q3分别超前Q4和Q2一定相位(即移相角)，通过调节移相角的大小来调节输出电压。由图2可见，在一个开关周期中，移相全桥ZVS PWM DC-DC变换器有12种开关模态，通过控制4个开关管Q1～Q4在A、B两点得到一个幅值为Vin的交流方波电压；经过高频变压器的隔离变压后，在变压器副方得到一个幅值为Vin／K的交流方波电压，然后通过由DR1和DR2构成的输出整流桥，得到幅值为Vin／K的直流方波电压。这个直流方波电压经过 Lf和Cf组成的输出滤波器后成为一个平直的直流电压，其电压值为Uo=DVin／K(D是占空比)。Ton是导通时间Ts是开关周期(T=t12- t0)。通过调节占空比D来调节输出电压Uo。 　　由波形图可见，移相全桥电路控制方式的特点是： 　　①在一个开关周期Ts内，每个开关导通时间都略小于Ts／2，而关断时间略大于Ts／2。 　　②同一个半桥中，上、下两个开关不能同时处于开通状态，每个开关关断到另一个开关开通都要经过一定的死区时间。 　　③比较互为对角的两对开关管Q1、Q4和Q2、Q3的开关函数波形，Q1的波形比Q4的波形超前O～Ton／2时间，Q2的波形比Q3的波形超前0～Ton／2时间，因此Q1和Q2为超前桥臂，Q3和Q4为滞后桥臂。 　　 2 控制芯片TMS320LF2407A 　　TMS320LF2407A是TI公司设计的一种数字信号处理器，具有接口方便、编程简单、稳定性好、精度高、方便以及可重复性等优点。TMS320LF2407A部分功能如下： 　　①工作电压3．3 V，有4种低功耗工作方式。电路设计时需考虑电平转换，不要超过DSP的工作电压。 　　②单指令周期最短为25 ns(40 MHz)，最高运算速度可达40MIPS，四级指令执行流水线。低功耗，有利于电池供电的场合；而高速度非常适用于电动机的实时控制。 　　③拥有2个专用于电动机控制的事件管理器(EV)，每一个都包含：2个16位通用定时器，8个16位脉宽调制(PWM)输出通道，1个能够快速封锁输出的外部引脚／PDPINTx(其状态可从COMCONx寄存器获得)，可防止上下桥臂直通的可编程死区功能，3个捕捉单元，1个增量式光电位置编码器接口。 　　④16通道10位A／D转换器，具有可编程自动排序功能，4个启动A／D转换的触发源，最快A／D转换时间为375 ns。 　　⑤控制器局域网(CAN)2．0B模块。 　　⑥串行接口SPI和SCI模块。 　　⑦基于锁相环的时钟发生器(PLL)。 　　⑧41个通用I／O引脚。 　　⑨32位累加器和32位中央算术逻辑单元(CALU)；16位×16位并行乘法器，可实现单指令周期的乘法运算；5个外部中断。 　　⑩1149．1-1990 IEEE标准的JTAG仿真接口。 　　⑾很宽的工作温度范围，普通级为-40～85℃，特殊级为-40～125℃。 　　 3 系统的数字实现 　　图3为变换器硬件结构框图。由图可见，系统采用闭环控制方式，将变换器两侧的电压、电流经霍尔检测电路检测并转换成相应的电压信号进行滤波，所得的反馈信号一方面送入DSP片内进行A／D转换后进行闭环控制运算，同时送到故障保护电路。本系统电压环采用PI调节器。数字PI调节器根据给定值和反馈信号值进行偏差调节，其输出结果决定了超前、滞后臂之间PWM驱动波形移相角的大小，从而使控制量跟踪给定量；DSP发出的驱动信号经电平转换电路进行电平转换后，送到驱动芯片M57962L形成最终的IGBT驱动信号。故障保护电路则对电流、电压反馈信号进行判断、处理，在故障发生时给出故障信号并从软件上置 PWM为无效方式，硬件上立即封锁IGBT驱动，对系统进行保护。数码管显示电路由带SPI接口的MAX7219和多位数码管组成。MAX7219适合标准的SPI通信方式，同时还具有译码、驱动及数据锁存功能。每片MAX7219能以扫描方式对4位数码管进行智能化管理，大大降低了微处理器用于实时显示的时间。 　　 3．1 基于DSP的直接移相脉冲生成方法 　　移相是滞后臂驱动相对于超前臂驱动之间的一个周期性延时，其延时角即为移相角。设PWM1／PWM2驱动超前臂开关管，PWM3／PWM4驱动滞后臂开关管，每个桥臂上下两管之间的驱动互补且带死区。在实现中可以固定超前臂的驱动在每一周期的T0时刻发出，那么只要延迟移相角φ对应的时间再发生全比较事件则可以得到滞后臂的驱动，可以实现O°～180°范围内的自由移相。由图4可见，定时器T1的计数方式为连续增减模式，在计数器T1CNT=0和 T1CNT=T1PR时分别更新CMPR1和CMPR2的值，这一过程可以分别在T1的下溢中断和周期中断中完成。设移相角φ对应的延迟时间为Td，显然在0～T/2、T／2～T时间段内，CMPR1、CMPR2值的关系可分别表示如下： 　　Kp2，其程序流程如图6所示。 　 　4 实验结果 　　根据前述方案搭建了实验系统，实验中采用三菱公司的智能功率模块(IPM)PM200DSA120作为逆变器的主开关器件。它抗干扰能力强、开关速度较快，功耗较低，具有驱动电源欠压保护、桥臂对管互锁保护、过流保护以及过热保护等功能。开关频率为fs=10 kHz，开通时间为ton。=1．4μs，关断时间为toff=2．Oμs。实验波形如图7至图9所示。图7为PWM1、PWM2的互补波形，由图可知，它们之间存在死区，该死区是可编程的，可根据实际情况来确定。图8为PWM1、PWM3之间的移相15°的波形，该移相角可通过程序来控制，根据给定及负载的大小进行自动调节。图9为T1管的驱动波形，正电压大约为15 V，负电压大约为9 V。 　　 5 结 论 　　本文研究的是移相全桥全数字ZVS DC／DC变换器，具体分析了它的工作原理，给出了其数字实现方案，并进行了实验。实验结果说明了方案的可行性。基于DSP的移相全桥全数字ZVS DC／DC变换器结构简单，工作可靠，易于实现，调试方便，功能完善，动静态性能与模拟变换器一样好，有很好的应用前景。

　　 0 引 言 　　众所周知，虽然目前8位单片机正逐渐被速度高，性能强的16位或32位微处理器所取代，但8位单片机仍以其低廉的价格、丰富的外围芯片以及众多的多功能产品而在低端应用市场占据主流地位。数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)作为一种具有高速数字信号处理能力的新型单片机，在通信、自动控制、航天航空、军事、医疗等领域广泛应用。在比较复杂的测控系统中，如微机电动机保护装置，要求在毫秒级的短时间内对电动机实现实时保护和测量，所以对装置硬件系统的实时数据处理能力要求较高，而传统的基于单 CPU微处理器的方案己经难以胜任。因此，这里采用数字信号处理器与单片机构成的双CPU结构。由数字信号处理器完成多通道A／D转换、各种判据算法的运算等功能，而单片机作为整个装置的控制单元，主要负责实时时钟控制、参数管理、人机接口及串并行通信接口的控制等。这种双CPU结构充分发挥数字信号处理器与单片机各自的功能特点。其中，双CPU系统之间的数据通信可采用双口RAM、串行通信等方式，但这两种方式存在只能实现点对点通信，通信速度慢，可靠性差等缺点，不利于系统扩展。因而研究通信速度快，可靠性高，实时性强的CAN总线通信系统具有重要意义。 　　 1 CAN总线介绍 　　控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)是一种串行多主站控制器局域网总线。它具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性，而且简单实用，网络成本低，特别适用于环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。CAN总线可有效支持分布式控制或实时控制。该总线的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。其主要特点如下： 　　(1)CAN总线为多主站总线，各节点可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息，且不分主从； 　　(2)CAN总线采用独特的非破坏性总线仲裁技术，高优先级节点优先传送数据，故实时性好； 　　(3)CAN总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能； 　　(4)CAN总线采用短帧结构，每帧有效字节数最多为8个，数据传输时间短，并有CRC及其他校验措施，数据出错率极低； 　　(5)CAN总线上某一节点出现严重错误时，可自动脱离总线，而总线上的其他操作不受影响； 　　(6)CAN总线系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上，因而走线少，系统扩充容易，改型灵活； 　　(7)CAN总线的最大传输速率可达1 Mb／s，直接通信距离最远可达10 km(速率在5 Kb／s以下)； 　　(8)CAN总线上的节点数取决于总线驱动电路，在标准帧(11位报文标识符)时，可达到110个，而在扩展帧(29位报文标识符)时，个数不受限。 　　 2 单片机与数字信号处理器CAN通信系统接口电路设计 　　单片机与数字信号处理器种类较多，在研究其通信系统时，以广泛使用的MCS-51单片机以及适于运动控制的美国德州仪器(TI)公司TMS320LF2407为例进行研究。 　　 2．1 单片机通信系统接口电路设计 　　MCS-51单片机组成CAN通信系统需要扩展CAN控制器，本系统采用的CAN控制器是SJA1000。SJA1000是PHILIPS公司生产的既支持CAN 2．0B，又支持CAN 2．0A的CAN控制器。与SJA1000配套使用的CAN总线驱动器是PCA82C250，它是PHILIPS推出的CAN控制器和物理总线接口芯片，可提供对总线的差分发送和接收。CAN模块总线控制器、总线驱动器连接基本方法如图1所示。为增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000通过高速光耦6N137后与PCA82C250相连，这样就能很好地实现本系统与CAN总线的电气隔离。电源的隔离采用小功率电源隔离模块。这些部分虽然增加了接口电路的复杂性，但是却提高了系统的稳定性和安全性。 　　TMS320LF2407内部集成一个完全的CAN控制器，但CAN控制器必须通过CAN驱动芯片才能与其他CAN控制器进行通信，这里采用 PCA82C250。因为TMS320LF2407用3．3 V供电，而PCA82C250用5 V供电。TMS320LF2407通过高速光耦6N137后与82C250相连，不仅增强了CAN总线节点的抗干扰能力，而且实现了电平转换。 　　 3 数字信号处理器与单片机通信系统软件设计 　　数字信号处理器与单片机组成的CAN总线通信系统进行数据通信时，应约定通信协议，如帧格式、波特率、标识符等。各节点软件设计均包括数据发送和接收子程序以及CAN总线控制器初始化子程序。这里着重研究CAN总线控制器的初始化。 　　 3．1 单片机通信系统软件设计 　　单片机CAN通信系统软件设计主要是指SJA1000总线控制器的初始化程序设计。 　　CAN总线控制器初始化程序主要是通过对SJA1000寄存器写入相应的控制字，从而确定SJA1000的工作方式。SJA1000需要初始化的寄存器有：模式寄存器MODE、时钟分频寄存器CDR、接收代码寄存器ACR、接收屏蔽寄存器AMR、中断使能寄存器IER、总线定时寄存器BTR、输出控制寄存器OCR等。其中，总线定时寄存器BTR的值决定CAN通信波特率，而波特率正确与否，是数字信号处理器与单片机实现CAN通信的关键。因为这些寄存器仅能在SJA1000复位期间进行写访问，因此在对这些寄存器初始化之前，必须确保系统进入复位状态，在初始化后，须清除复位请求位，使SJA1000返回正常运行状态，其初始化子程序如下： 　 　3．2 数字信号处理器通信系统软件设计 　　在使用数字信号处理器CAN控制器前必须对它的一些内部寄存器进行设置，如对位定时器的设置及对邮箱进行初始化。位定时器主要由CANBCR1和CANBCR2两个寄存器组成，配置对位定时器也就是设置这两个寄存器，其值决定了CcAN控制器的通信波特率、同步跳转宽度、采样次数和重同步方式等。对邮箱初始化主要是对邮箱进行配置，设置邮箱的标识符以及接收滤波器的设置等。 CAN控制器初始化子程序如下： 　　 4 结 语 　　单片机与数字信号处理器CAN总线通信系统实验过程中，发送端采用查询方式，接收端采用中断方式，利用键盘改变发送数据，接收端利用液晶显示器实时显示接收数据。反复试验表明，该系统工作稳定性较高；该系统硬件电路或软件程序稍加改动可用于单片机与数字信号处理器或数字信号处理器与数字信号处理器等双 CPU或多CPU测控系统中，且应用前景广阔。

　　 引 言 　　移相全桥ZVS DC-DC变换器是目前应用最广泛的软开关电路之一。作为一种具有优良性能的移相全桥变换器，其两个桥臂的开关管均在零电压软开关条件下运行，开关损耗小，结构简单，顺应了直流电源小型化、高频化的发展趋势，因此在中大功率DC-DC变换场合得到了广泛应用，而系统数字化控制可进一步提高系统的可靠性。数字化系统具备完整的可编程能力，它使程序修改、算法升级、功能移植都非常容易，相对于模拟控制方式具有明显的优势。DC-DC变换器的数字化控制是当前的研究热点之一。本文分析了主电路原理，采用TMS320LF2407作为主控芯片实现了ZVS DC-DC变换器的全数字控制，并给出了实验结果。 　　 1 主电路拓扑及工作原理 　　ZVS PWM DC-DC全桥变换器的主电路结构如图1所示，其主要波形如图2所示。由图1可见，电路结构与普通双极性PWM变换器类似。Q1、D1和Q4、D4组成超前桥臂、Q2、D2和Q3、D3组成滞后桥臂；C1～C4分别是Q1～Q4的谐振电容，包括寄生电容和外接电容；Lr是谐振电感，包括变压器的漏感；T副方和DR1、DR2组成全波整流电路，Lf、Cf组成输出滤波器，R1是负载。Q1和Q3分别超前Q4和Q2一定相位(即移相角)，通过调节移相角的大小来调节输出电压。由图2可见，在一个开关周期中，移相全桥ZVS PWM DC-DC变换器有12种开关模态，通过控制4个开关管Q1～Q4在A、B两点得到一个幅值为Vin的交流方波电压；经过高频变压器的隔离变压后，在变压器副方得到一个幅值为Vin／K的交流方波电压，然后通过由DR1和DR2构成的输出整流桥，得到幅值为Vin／K的直流方波电压。这个直流方波电压经过 Lf和Cf组成的输出滤波器后成为一个平直的直流电压，其电压值为Uo=DVin／K(D是占空比)。Ton是导通时间Ts是开关周期(T=t12- t0)。通过调节占空比D来调节输出电压Uo。 　　由波形图可见，移相全桥电路控制方式的特点是： 　　①在一个开关周期Ts内，每个开关导通时间都略小于Ts／2，而关断时间略大于Ts／2。 　　②同一个半桥中，上、下两个开关不能同时处于开通状态，每个开关关断到另一个开关开通都要经过一定的死区时间。 　　③比较互为对角的两对开关管Q1、Q4和Q2、Q3的开关函数波形，Q1的波形比Q4的波形超前O～Ton／2时间，Q2的波形比Q3的波形超前0～Ton／2时间，因此Q1和Q2为超前桥臂，Q3和Q4为滞后桥臂。 　　 2 控制芯片TMS320LF2407A 　　TMS320LF2407A是TI公司设计的一种数字信号处理器，具有接口方便、编程简单、稳定性好、精度高、方便以及可重复性等优点。TMS320LF2407A部分功能如下： 　　①工作电压3．3 V，有4种低功耗工作方式。电路设计时需考虑电平转换，不要超过DSP的工作电压。 　　②单指令周期最短为25 ns(40 MHz)，最高运算速度可达40MIPS，四级指令执行流水线。低功耗，有利于电池供电的场合；而高速度非常适用于电动机的实时控制。 　　③拥有2个专用于电动机控制的事件管理器(EV)，每一个都包含：2个16位通用定时器，8个16位脉宽调制(PWM)输出通道，1个能够快速封锁输出的外部引脚／PDPINTx(其状态可从COMCONx寄存器获得)，可防止上下桥臂直通的可编程死区功能，3个捕捉单元，1个增量式光电位置编码器接口。 　　④16通道10位A／D转换器，具有可编程自动排序功能，4个启动A／D转换的触发源，最快A／D转换时间为375 ns。 　　⑤控制器局域网(CAN)2．0B模块。 　　⑥串行接口SPI和SCI模块。 　　⑦基于锁相环的时钟发生器(PLL)。 　　⑧41个通用I／O引脚。 　　⑨32位累加器和32位中央算术逻辑单元(CALU)；16位×16位并行乘法器，可实现单指令周期的乘法运算；5个外部中断。 　　⑩1149．1-1990 IEEE标准的JTAG仿真接口。 　　⑾很宽的工作温度范围，普通级为-40～85℃，特殊级为-40～125℃。 　　 3 系统的数字实现 　　图3为变换器硬件结构框图。由图可见，系统采用闭环控制方式，将变换器两侧的电压、电流经霍尔检测电路检测并转换成相应的电压信号进行滤波，所得的反馈信号一方面送入DSP片内进行A／D转换后进行闭环控制运算，同时送到故障保护电路。本系统电压环采用PI调节器。数字PI调节器根据给定值和反馈信号值进行偏差调节，其输出结果决定了超前、滞后臂之间PWM驱动波形移相角的大小，从而使控制量跟踪给定量；DSP发出的驱动信号经电平转换电路进行电平转换后，送到驱动芯片M57962L形成最终的IGBT驱动信号。故障保护电路则对电流、电压反馈信号进行判断、处理，在故障发生时给出故障信号并从软件上置 PWM为无效方式，硬件上立即封锁IGBT驱动，对系统进行保护。数码管显示电路由带SPI接口的MAX7219和多位数码管组成。MAX7219适合标准的SPI通信方式，同时还具有译码、驱动及数据锁存功能。每片MAX7219能以扫描方式对4位数码管进行智能化管理，大大降低了微处理器用于实时显示的时间。 　　 3．1 基于DSP的直接移相脉冲生成方法 　　移相是滞后臂驱动相对于超前臂驱动之间的一个周期性延时，其延时角即为移相角。设PWM1／PWM2驱动超前臂开关管，PWM3／PWM4驱动滞后臂开关管，每个桥臂上下两管之间的驱动互补且带死区。在实现中可以固定超前臂的驱动在每一周期的T0时刻发出，那么只要延迟移相角φ对应的时间再发生全比较事件则可以得到滞后臂的驱动，可以实现O°～180°范围内的自由移相。由图4可见，定时器T1的计数方式为连续增减模式，在计数器T1CNT=0和 T1CNT=T1PR时分别更新CMPR1和CMPR2的值，这一过程可以分别在T1的下溢中断和周期中断中完成。设移相角φ对应的延迟时间为Td，显然在0～T/2、T／2～T时间段内，CMPR1、CMPR2值的关系可分别表示如下： 　　Kp2，其程序流程如图6所示。 　 　4 实验结果 　　根据前述方案搭建了实验系统，实验中采用三菱公司的智能功率模块(IPM)PM200DSA120作为逆变器的主开关器件。它抗干扰能力强、开关速度较快，功耗较低，具有驱动电源欠压保护、桥臂对管互锁保护、过流保护以及过热保护等功能。开关频率为fs=10 kHz，开通时间为ton。=1．4μs，关断时间为toff=2．Oμs。实验波形如图7至图9所示。图7为PWM1、PWM2的互补波形，由图可知，它们之间存在死区，该死区是可编程的，可根据实际情况来确定。图8为PWM1、PWM3之间的移相15°的波形，该移相角可通过程序来控制，根据给定及负载的大小进行自动调节。图9为T1管的驱动波形，正电压大约为15 V，负电压大约为9 V。 　　 5 结 论 　　本文研究的是移相全桥全数字ZVS DC／DC变换器，具体分析了它的工作原理，给出了其数字实现方案，并进行了实验。实验结果说明了方案的可行性。基于DSP的移相全桥全数字ZVS DC／DC变换器结构简单，工作可靠，易于实现，调试方便，功能完善，动静态性能与模拟变换器一样好，有很好的应用前景。