電力電子裝置控制系統(tǒng)的DSP設計方案
1.5 譯碼電路
GAL器件是在PAL器件基礎上發(fā)展起來的邏輯器件。作為一種可電改寫、可重復編程、可加密的新型可編程邏輯器件,它具有速度快、容量大、功耗低而且設計靈活的優(yōu)點。本文采用GAL16V8D作為譯碼芯片,輸入信號有DSP讀使能、寫使能、數據空間選通、程序空間選通、I/O空間選通和高5位地址線,通過邏輯組合后,輸出A/D等外圍器件的片選信號。
1.6 復位電路
2407aDSP有兩種復位源,外部復位引腳復位和程序監(jiān)視定時器(看門狗)復位.復位引腳(133)是一個I/O腳,正常狀態(tài)通過上拉電阻接電源。當有內部復位事件發(fā)生時,該引腳被驅動為低電平輸出方式,給系統(tǒng)中其他芯片提供復位信號;當有外部復位事件發(fā)生(手動復位、上電復位、欠電壓復位等)時,該引腳為輸入方式,同時將復位中斷向量0000H加載到程序計數器PC中,使程序重新開始執(zhí)行。TL7705A具有處理上電復位、欠電壓檢測復位、手動復位的功能.本文用它來實現外部復位信號管理功能,其復位信號輸出引腳與DSP的復位引腳相連,電路如圖5所示。
1.7 串行E2PROM
由于被燒寫到片內程序Flash中的程序在運行時不能被改寫,而實際工作狀態(tài)中又要根據需要對一些參數進行設置,因此,為控制系統(tǒng)擴展了一塊型號為X5043PI-2.7,存儲容量為4K的串行E2PROM,與DSP的串行外設接口模塊(SPI)連接實現參數設置、存儲功能,如圖6所示。
SPICLK為SPI單元的時鐘信號輸出引腳,為X5043PI-2.7提供時鐘信號。SPISIMO為從動輸入、主動輸出引腳,與X5043 PI-2.7的從動輸入引腳相連;SPISOMI為從動輸出、主動輸入引腳,與X5043 PI-2.7的從動輸出引腳相連。SPISTE作為一般I/O口使用,為X5043PI-2.7提供片選信號。
2 外圍硬件電路設計
2.1 信號調理與A/D轉換
電力系統(tǒng)中的電壓電流信號一般不能直接送到A/D器件的輸入端供轉換,而要先經PT、CT將電壓電流降低,再經過互感器、信號調理等預處理后供A/D轉換。圖中反饋電阻R2和R3用來調節(jié)輸出信號的大小。電容C2及可調電阻R1用來補償互感器的固有相移。電容Cl和C5是400~l000pF的小電容,用來去耦和濾波。兩個反接的二極管用來保護運算放大器。運算放大器視精度要求而定,常用精度和穩(wěn)定性良好的OP07。運算放大器電源電壓通常取±15V或±12V。運放LT084接成射極跟隨的形式,起到阻抗匹配的作用。
A/D轉換是控制系統(tǒng)中的必備重要環(huán)節(jié),其轉換精度決定了整個控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。雖然2407aDSP內置10位高速A/D模塊,但該模塊存在以下缺點;只能接收0~3.3V的單極性信號輸入,對于交流信號需要另外設計限幅抬壓電路;同一排序器內各通道串擾嚴重;10位的轉換精度難以滿足高性能系統(tǒng)的要求。本文選用Maxim公司的14位高速A/D芯片MAXl25作為外部模數轉換器。其輸入信號范圍±5 V,通道最大承受過壓可達±17V,簡化了信號調理電路;單路轉換時間3μs;擁有A、B兩組信號輸入端,每組四個輸入通道,內置四路采樣保持器。MAXl25可以和DSP并行工作,從而減輕了DSP的工作負擔。MAXl25數據、地址線通過總線隔離驅動芯片74HC245與2407aDSP的數據線連接,片選信號由GAL提供,電路結構如圖4所示。
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