【正文】 電路如圖 314 所示。本系統(tǒng)采用 8 路撥段開(kāi)關(guān)來(lái)輸入 8 路高、低電平對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù) 0、 1，這 8位二進(jìn)制數(shù)的值就是輸入的頻率值，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸入頻率值的目的。 DSP 最小系統(tǒng)擴(kuò)展接口電路圖如圖 312 所示。 1 23 45 67 89 1011 1213 14T M ST D IT D OT C KE M U 0T R S TE M U 1+ 5VC50. 1uR 2620 kR 2620 k+ 3. 3 V 圖 3 12 JTAG引腳圖 (5)外部擴(kuò)展接口 DSP 最小系統(tǒng)板為用戶提供了總線擴(kuò)展口，其中包括了幾乎所有來(lái)自 DSP 的信號(hào)。為了與仿真器通信， DSP 控制板必須帶有 14 引腳的雙排直插管座。通過(guò) JTAG 接口可將仿真器與目標(biāo)系統(tǒng)相連接。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 13 J un 20 08 S h e e t of F il e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \最終論文 \ pr ot e l \主電路 ~ D B D r a w n B y:R116C10. 03 uC268 00 p C522PC422PC R Y S T A LY1P L F 2P L L FX T A L 1/ C L K I NX T A L 2 圖 3 11時(shí)鐘電路 (4)JTAG 仿真接口電路 36 幾乎所有的高速控制器和可編程器件都配有標(biāo)準(zhǔn)仿真接口 JTAG， LF2407A 也不例外。電路如 圖 311 所示。內(nèi)部振蕩器 CLKIN 和 CLKOUT1 信號(hào)，使 CLKOUT1=CLK1N/2。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 13 J un 20 08 S h e e t of F il e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \最終論文 \ pr ot e l \主電路 ~ D B D r a w n B y:A030I /O 127A129I /O 226A221I /O 323A320I /O 422A414I /O 511A513I /O 610A64I /O 77A73I /O 86A819A918A 1017V C C8A 1116V C C24A 1215A 132A 141G N D9A 1532G N D25A 1631CE5WE12OE28T C 5 5V 81 28 B J 12A030I /O 127A129I /O 226A221I /O 323A320I /O 422A414I /O 511A513I /O 610A64I /O 77A73I /O 86A819A918A 1017V C C8A 1116V C C24A 1215A 132A 141G N D9A 1532G N D25A 1631CE5WE12OE28T C 5 5V 81 28 B J 12DSR A M O ER A M W EA [ 0, 15 ]D [ 0, 15 ]D [ 0, 15 ]A [ 0, 15 ]3. 3V 3. 3VA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A 10A 11A 12A 13A 14A 15DSD0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A 10A 11A 12A 13A 14A 15DSD8D9D 10D 11D 12D 13D 14D 15 圖 3 10 片外存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口電路 (3)時(shí)鐘 系統(tǒng)主時(shí)鐘輸出信號(hào) CLKOUT1是由片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的，其頻率是源時(shí)鐘信號(hào) CLKIN的分頻或倍頻。外部存儲(chǔ)器選用了東芝公司的 35 TC55V8128BJ12，該芯片是 128K 字 8位寬的存儲(chǔ)器，所以需要倆片一起組成 128K 16位的存儲(chǔ)空間作為 程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。由于 LF2407A 芯片供電電壓只能是 ，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要將 5V電源變換為 給 CPU供電，因此使用了 TI公司的 5V/電源轉(zhuǎn)換芯片 TPS767D301，該芯片最大輸出電流為 1A。 DSP(TMS320LF2407A)的最小系統(tǒng)電路 DSP 目標(biāo)板能為使用者提供一個(gè)方便的開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)自己實(shí)際的使用情況設(shè)計(jì)不同的目標(biāo)，本次研究使用 的 TMS320LF2407A 目標(biāo)板是能夠開(kāi)發(fā)使用 DSP 的最小系統(tǒng)板，它主要由 TMS320LF2407A 芯片、電源電路、時(shí)鐘、片外數(shù)據(jù) /程序存儲(chǔ)器、譯碼電路、 JTAG 仿真接口、外部總線擴(kuò)展接口等組成。 (2)限流起動(dòng)電路的工作點(diǎn) 33 ? ?? ? 64263 /%65 RC T RIRVURC T RIV RFDC Pd ???????? =((202－ )/) A 84% 10000Ω = (320) 實(shí)際可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試?？刂菩盘?hào)也是從主回路濾波電容器兩端取出，經(jīng)電阻 2R ， 1R 分壓和 光耦隔離后送入比較電路，兩者共用一個(gè)光電隔離器。電路如圖 37所示。 限流啟動(dòng)電路 此電路是用來(lái)防止在開(kāi)啟主回路時(shí)，由于儲(chǔ)能電容大，加之在接入電源時(shí)電容器兩端的電壓為零，故當(dāng)主電路剛合上電源的瞬間，濾波電容器的充電電流是很大的，過(guò)大的沖擊電流將可能使整 流橋的二極管損壞。 (4)電路參數(shù)計(jì)算 將 FI 的值取在光耦線性工作區(qū)內(nèi)： 設(shè) FI =1mA ， VF= 32 mAkVRVI FR ??? (315) mAIII RFR 242 ??? (316) ?????? kmAVIVUR RFD C P 1502/)(/)( 22 (317) WKVRVUP FDC PR )(/)( 22222 ????? ? (318) 故可以選取 R2為 155k? /2W。 欠壓保護(hù)電壓： VUU DC P 2 8 0%)101(3 1 1%)101(1 ??????? (313) 過(guò)壓保護(hù)電壓： VUU DC P 3 4 2%)101(3 1 1%)101(2 ??????? (314) (3)光耦 TLP521 的參數(shù) 一次側(cè)： ()FMAxV = ；連續(xù)正向電流 ()FMAXI =10mA 。 31 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 13 J un 20 08 S h e e t of F il e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \最終論文 \ pr ot e l \主電路 ~ D B D r a w n B y:R215 5K / 2 WR41. 1KR61KR16. 8K6. 8K1K U 1AL M 3 93U 1BL M 3 93T L P 52 1R P 110 KR P 210 KR P 310 K+ 5V+ 5V+ 12V+ 12V+ 12V+ 12VP1234845678O V HO V L 圖 3 6 過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路 (1)工作原理 在過(guò) (欠 )壓保護(hù)中，當(dāng)采樣電壓高 (低 )于保護(hù)參考點(diǎn) 2V （ 1V ），則 OVH(OVL)輸出低電平，與其它故障信號(hào)相與后送入 DSP 的 /PDPINTA 中斷口，當(dāng) DSP 的 /PDPINTA 管腳 接收到低電平信號(hào)， DSP 將做出相應(yīng)的中斷處理，立即封鎖 PWM 輸出及停止運(yùn)行。被測(cè)信號(hào)通過(guò)光電耦合獲得通路，而共模干擾由于不能形成回路而得到有效抑制。光電耦合器是用來(lái)抑制輸入信號(hào)的共模干擾。 過(guò)壓欠壓保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 系 統(tǒng)中設(shè)置了直流電壓過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路。這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)保護(hù)電路的同時(shí)應(yīng)該考慮抗干擾問(wèn)題。電路如圖35 所示。在此，針對(duì)這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)過(guò)壓、欠壓保護(hù)、限流起動(dòng)、 IPM 故障保護(hù)等電路。如果其中有一種保護(hù)電路動(dòng)作， IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)單元就會(huì)關(guān)斷電流并輸出一個(gè)故障信號(hào)，各個(gè)保護(hù)功能的工作情況將在保護(hù)電路中進(jìn)行介紹。 (3)IPM 的自保護(hù)功能 IPM 內(nèi)部集成自保護(hù)功能，共有 4路保護(hù)，分別是上橋臂三路保護(hù) FOU ， FOV ， FOW ，下橋臂公用保護(hù) OF 。因而在 OF 輸出時(shí)系統(tǒng)必須在 內(nèi)使PWM 信號(hào)無(wú)效，等故障排除后方可重新有效。 故障信號(hào) OF 使用時(shí)必須注意，當(dāng) FOT =(典型值 )有效時(shí)， IPM 會(huì)關(guān)斷開(kāi)關(guān)并使輸入無(wú)效。上拉電阻應(yīng)盡可能小以避免高阻抗 IPM 拾取噪聲，但又要足夠可靠地控制 IPM。可在控制電源輸出端接 10 F? 及 F? 的濾波電容，保持電源平穩(wěn)，修正線路阻抗。典型的工作電壓一般取 15V。若電源電壓高于 ，則 IGBT 因驅(qū)動(dòng)電源電壓過(guò)高，保護(hù)性能得不到充分的保證，高于 20V 時(shí) IGBT 管的柵極會(huì)損壞，因此絕對(duì)不能加如此高的電壓。上橋臂每相各用一組電源，下橋臂三相共用一組。 (1)驅(qū)動(dòng)電源 1)當(dāng)控制信號(hào) (柵極驅(qū)動(dòng) )與主電流共用一個(gè)電流路徑時(shí)，由于主回路有很高的 di/dt，至使在具有寄生電感的功率回路產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而導(dǎo)致可能感應(yīng)到柵極把本來(lái)截止的 IGBT導(dǎo)通。本系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻 27 率選用 。 盡管智能功率模塊 IPM 的開(kāi)關(guān)頻率可達(dá) 10~20kHz，但在確定逆變電路開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，除了應(yīng)使逆變電路輸出接近正弦波，還要考慮器件的開(kāi)關(guān)損耗，以保證變頻調(diào)速系統(tǒng)具有較高的效率。 (5)IPM 逆變器開(kāi)關(guān)頻率的確定 在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，采用 SPWM 逆變電路可以大大降低逆變電路輸出電壓的諧波，使逆變電路的輸出電流接近正弦波。 3)IGBT(Q1Q6)進(jìn)行逆變的基本工作過(guò)程：同一橋臂的兩個(gè)逆變管，處于不停的交替導(dǎo)通和截止的狀態(tài)。續(xù)流二極管為無(wú)功電流返回直流電源提供“通道”。 IGBT 通態(tài)峰值電流為： 2 2 2 2 0. 28 0. 79MNI I A? ? ? ? （ 311） IGBT 額定電流為： 2NMI I A? ? ? （ 312） 式中 為安全裕量； 為考慮電機(jī)的過(guò)載倍數(shù)。 (2)IPM 的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu) IPM 的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)如圖 33 所示，其基本結(jié)構(gòu)為 IGBT 單元組成的三相橋臂；內(nèi)含續(xù)流二極管；內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路和報(bào)警輸出電路。 3)IPM 內(nèi)置各種保護(hù)功能。以嚴(yán)密的時(shí)序邏輯監(jiān)控保護(hù)，可防止過(guò)電流、短路、過(guò)熱及欠電壓等故障發(fā)生。同時(shí)飽合壓降和開(kāi)關(guān)速度之間的關(guān)系達(dá)到最優(yōu)化，具有足夠的安全工作區(qū)，能很好地 25 滿足由控制 IC 給出的保護(hù)范圍。 (1)IPM 的介紹 1)采用低飽和壓降，高開(kāi)關(guān)速度，內(nèi)設(shè)低損耗電流傳感器的 IGBT 功率器件。而智能功率模塊 (IPM)是將大功率開(kāi)關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、檢測(cè)電路等集成在同一個(gè)模塊內(nèi)，是電力集成電路 PIC 的一種。 IGBT 是 80 年代出現(xiàn)的新一代復(fù)合型電力電子器件，它集合了 MOSFET和 GTR 的優(yōu)點(diǎn)，適合于高速、低功耗的場(chǎng)合，如電機(jī)控制，開(kāi)關(guān)電源等。又由于濾波電容上的電壓較高，如電荷不放完，將對(duì)人身安全構(gòu)成威脅。 電源指示 發(fā)光二極管 DS1 除了表示電源是否接通以外，還有一個(gè)十分重要的功能，即在主電路切斷電源后，顯示濾波電容上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢?？紤]到紋波的需要，最小的交流輸入電壓應(yīng)該在 200V 以上，所以有： 2 2 2 2m i n2 2 6 0 47( ) 0 . 9 5 0 ( 3 1 1 2 0 0 )OUTmpkPCFn f U U ??? ? ?? ? ? （ 38）