基于PSOC 3的移相控制器的設計與實現

引 言：

工業領域中功率調整一般采用可控硅移相控制的方法，通過改變交流電的初始相位（導通角）來控制電源對負載的輸出功率。這種電路多使用電位器，因此就不可避免的具有電位器的缺陷：機械磨損、摩擦噪聲等。本設計采用PSOC技術，使用PSOC CapSense和按鍵作為控制信號的輸入，通過PSOC進行數字調相，避免了電位器調整的缺陷。

PSOC 簡 述

PSoC是Cypress半導體有限公司生產的的可編程片上系統芯片。它主要由8位微處理器，可編程模擬模塊和數字模塊，外加可編程恒流源(IDAC). I2C，Flash, SRAM等周邊外圍模塊組成，如圖1所示。

圖1 PSoC的功能框圖

因此，PSoC除了能實現一般MCU的功能外，還可通過可編程模擬和數字模塊靈活地實現嵌入式系統所需的模擬與數字外圍功能。為了方便用戶簡單而快速地實現模擬數字外圍功能的設計，Cypress基于可編程數字模擬模塊構建了大量的用戶模塊，如可編程運算放大器，比較器，6至14位的模數和數模轉換器，濾波器，8/16 /24/32位定時器/計數器，脈寬調制器，觸摸感應等模塊。這些用戶模塊將PSoC內部的寄存器配置，數字模塊和模擬模塊之間的內部連線，底層API(Application Program Interface, 應用程序接口)函數都已設計好了。當用戶需要某個數字模擬外圍功能時，只需要簡單地調用相應的用戶模塊即可實現。

1、系統原理

交流電與PSOC之間采用光電耦合進行隔離，通過光電耦合將交流電的過零點檢測信號送給PSOC，采用中斷方式以實現交流電每個周期的同步，根據過零信號使用PSOC內部定時器確定初始相位，給出控制觸發脈沖，來完成輸出交流電相位的控制從而實現功率的調整。移相的角度等相關信息通過諾基亞5110液晶進行顯示。圖一為主電路結構圖。

圖1. 主電路結構框圖

2、方案設計

2.1方案一

采用交流控制系統的專用集成電路，該類芯片多采用CMOS工藝制造，與外部交流脈沖同步的可控硅移相觸發電路。提供多種控制方式以滿足用戶不同的應用要求，移相角度0～180度。但使用集成芯片會增加外部器件成本，容易損壞，擴展性低。