基于TMS320F2812變頻電源的交流采樣系統設計

摘要：詳細介紹利用HCNR200及TMS320F2812內置ADC采集交流電壓和負載電流信號的系統設計。HCNR200是一款專門用于模擬信號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行隔離，并具有較高的線性度，檢測誤差小。DSP內置ADC為12位轉換器，具有轉換精度高，轉換時間短(12．5 MSPS)，設計簡單等優點。
關鍵詞：HCNR200；TMS320F2812；模擬隔離；交流采樣

0 引 言
在三相變頻電源設計中，需要采樣交流電壓及負載電流，用以實現雙閉環控制和保護，因此交流電壓、電流采集系統的設計直接關系到變頻電源的性能。三相變頻電源以TMS320F2812(簡稱F2812)為控制芯片，該芯片內置16通道的12位ADC。采用F2812內置ADC進行交流采樣時，避免了復雜的硬件設計，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、電流信號并送到DSP芯片，必須設計隔離電路，用以防止高電壓、強電流串入控制系統，燒壞低壓器件。HCNR200是一款用于模擬信號隔離的專用高精度線性光耦。本文詳細介紹了利用F2812的內置ADC，并結合HCNR200進行交流電壓、電流的采樣。

1 TMS320F2812內置ADC簡介
TMS320F2812芯片系TI公司于2003年底推出的32位定點DSP，是一款高性能、滿足電機實時性控制要求的控制器，工作頻率最高可達150 MHz，其內置了16通道，12位ADC，含兩路采樣保持器，一個轉換單元，可實現雙通道同步采樣，最小轉換時間為80 ns。內置ADC的外設內部結構如圖1所示。

模擬量由16個通道輸入，被分為A，B兩組，ADCINA0～7為A組，ADCINBO～7為B組，每組都有一個完全獨立的多路選擇器和采樣保持器，共用一個12位ADC。整個轉換時序和轉換過程都由ADC時序控制自動機完成，不需要DSP中央處理單元的干預。編程時只需要配置寄存器，設定合適的值，自動機就會按照設定的順序和模式自動地實現多通道ADC，并將其結果寫入到16 Word的轉換結果寄存器中。結果寄存器為雙緩沖結構，這就保證對于結果寄存器、自動機的寫操作和中央處理單元的讀操作不會產生時序沖突，大大提高了DSP的并行運行能力。輸入管腳ADCSOC是ADC的外部觸發輸入，用于要求嚴格同步觸發采樣的場合。ADC的時序基準頻率由處理器的主頻分頻提供，可以通過改動相關配置寄存器的值來設定分頻系數，從而改變ADC的轉換速率。