基于TMS320F2812變頻電源的交流采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：詳細(xì)介紹利用HCNR200及TMS320F2812內(nèi)置ADC采集交流電壓和負(fù)載電流信號(hào)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。HCNR200是一款專門用于模擬信號(hào)隔離采樣的高精度線性光耦。它的使用能有效地將主電路與控制電路進(jìn)行隔離，并具有較高的線性度，檢測(cè)誤差小。DSP內(nèi)置ADC為12位轉(zhuǎn)換器，具有轉(zhuǎn)換精度高，轉(zhuǎn)換時(shí)間短(12．5 MSPS)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：HCNR200；TMS320F2812；模擬隔離；交流采樣

0 引 言
在三相變頻電源設(shè)計(jì)中，需要采樣交流電壓及負(fù)載電流，用以實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)控制和保護(hù)，因此交流電壓、電流采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到變頻電源的性能。三相變頻電源以TMS320F2812(簡(jiǎn)稱F2812)為控制芯片，該芯片內(nèi)置16通道的12位ADC。采用F2812內(nèi)置ADC進(jìn)行交流采樣時(shí)，避免了復(fù)雜的硬件設(shè)計(jì)，并降低了成本。電源要求輸出線電壓為380 V，輸出功率為3 kW。要采集該交流電壓、電流信號(hào)并送到DSP芯片，必須設(shè)計(jì)隔離電路，用以防止高電壓、強(qiáng)電流串入控制系統(tǒng)，燒壞低壓器件。HCNR200是一款用于模擬信號(hào)隔離的專用高精度線性光耦。本文詳細(xì)介紹了利用F2812的內(nèi)置ADC，并結(jié)合HCNR200進(jìn)行交流電壓、電流的采樣。

1 TMS320F2812內(nèi)置ADC簡(jiǎn)介
TMS320F2812芯片系TI公司于2003年底推出的32位定點(diǎn)DSP，是一款高性能、滿足電機(jī)實(shí)時(shí)性控制要求的控制器，工作頻率最高可達(dá)150 MHz，其內(nèi)置了16通道，12位ADC，含兩路采樣保持器，一個(gè)轉(zhuǎn)換單元，可實(shí)現(xiàn)雙通道同步采樣，最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為80 ns。內(nèi)置ADC的外設(shè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

模擬量由16個(gè)通道輸入，被分為A，B兩組，ADCINA0～7為A組，ADCINBO～7為B組，每組都有一個(gè)完全獨(dú)立的多路選擇器和采樣保持器，共用一個(gè)12位ADC。整個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)序和轉(zhuǎn)換過程都由ADC時(shí)序控制自動(dòng)機(jī)完成，不需要DSP中央處理單元的干預(yù)。編程時(shí)只需要配置寄存器，設(shè)定合適的值，自動(dòng)機(jī)就會(huì)按照設(shè)定的順序和模式自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)多通道ADC，并將其結(jié)果寫入到16 Word的轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器中。結(jié)果寄存器為雙緩沖結(jié)構(gòu)，這就保證對(duì)于結(jié)果寄存器、自動(dòng)機(jī)的寫操作和中央處理單元的讀操作不會(huì)產(chǎn)生時(shí)序沖突，大大提高了DSP的并行運(yùn)行能力。輸入管腳ADCSOC是ADC的外部觸發(fā)輸入，用于要求嚴(yán)格同步觸發(fā)采樣的場(chǎng)合。ADC的時(shí)序基準(zhǔn)頻率由處理器的主頻分頻提供，可以通過改動(dòng)相關(guān)配置寄存器的值來設(shè)定分頻系數(shù)，從而改變ADC的轉(zhuǎn)換速率。