基于DSP的超磁致伸縮換能器驅動電源設計

匹配濾波電路的主要作用是濾波、調諧和阻抗匹配。圖中L1、C3構成LC低通濾波器，用以濾除逆變輸出SPWM波中的高次諧波分量，而高頻變壓器具有電氣隔離和調整電壓比的作用。超磁致伸縮換能器工作時，主要是由繞制在超磁致伸縮棒周圍線圈上的交變電流驅動，在交變電磁場的影響下，超磁致伸縮棒沿軸線方向做伸縮運動，示意圖如下所示。對換能器作等效電路分析，超磁致伸縮棒的作用相當于在電路中又并聯了一個電感，故換能器整體呈感性阻抗，故在電路中串聯一個可調的匹配電容C4，此時匹配電容C4與交流線圈電感L應滿足串聯諧振關系：，其中f為換能器的諧振頻率。

2．2 控制電路
控制電路包括DSP信號產生電路、隔離電路、驅動電路和反饋電路。
DSP信號電路產生用于控制逆變器的SPWM信號，同時完成頻率跟蹤和過流保護功能，DSP芯片TMS320F2812為其核心部件。TMS320F2812是32位的高性能微處理器，同時具有豐富的片內外設資源。關鍵是其眾多外設中的事件管理器模塊可方便的產生所需的SPWM波形。每個事件管理器中有PWM波形產生器和可編程死區(qū)產生器，最多可以同時產生八路PWM輸出波形，并同時提供亓丁屏蔽的外部供電和驅動保護中斷。這提高了系統(tǒng)的集成度與可靠性，且有利于系統(tǒng)性能和狀態(tài)的監(jiān)測。同時16個信道12位ADC可方便對反饋的電流信號進行采樣，以完成頻率跟蹤和過流保護功能。
隔離電路對信號電路與功率電路進行電氣隔離，采用的是單通道的高速光耦6N137，其中6N137的電源管腳旁0．1 μF的去耦電容應盡量選擇高頻特性好的電容，在此選鉭電容，并盡量靠近6N137的管腳。驅動電路采用一款高速的單通道功率場效應管驅動芯片EL7104，其開關過程中的上升(下降)時間為10 ns，上升(下降)延遲時間為18 ns，完全可以工作在幾十至幾百千赫茲的開關頻率下。隔離驅動電路設汁如下圖4所示。