基于DSP2407的多功能電源控制系統設計方案

2 DSP控制回路

DSP控制回路，如圖3所示，是一個實時監測和控制系統，主要是對電源輸出端電壓/電流、IGBT逆變器溫度進行監測，對采集的信息進行分析運算等?？刂齐娐分饕―SP最小系統、脈寬調制電路、驅動電路、數據采集電路和保護電路。控制回路的輸出信號控制主回路的導通，即將采集到的電源相關參數輸送到DSP芯片進行分析計算，得出相應的控制數據，再通過驅動電路進行功率放大，送到逆變器的控制端，從而控制輸出電壓和電流。

圖3 DSP控制回路原理圖

① DSP最小系統

DSP控制器是控制回路的核心，采用TI公司的TMS320LF2407芯片。TMS320LF2407是TI 公司專為電機以及逆變器控制而設計的單片DSP控制器，具有高性能、低功耗、集成度高等特點。其16位定點的、處理速度為3×107條指令／s的 C2xLP內核為模擬系統的設計者提供了一個不犧牲系統精度和性能的數字解決方案，通過把一個高性能的DSP內核和微處理器的片內外設集成為一個芯片的方案，使得它成為傳統的微控制單元(MCU)和昂貴的多片設計的一種廉價的替代產品。DSP最小系統包括時鐘電路、電源電路、復位電路、JTAG仿真接口、片外程序／數據存儲器和電平轉換電路。時鐘電路包括了外接晶體和內部電路構成的晶體振蕩器，頻率在6～16MHz之間，這里選擇15MHz晶振；TMS320LF2407的供電電壓為+3.3V，而常用的TTL電路供電電壓為+5V，因此，電源電路選用TPS7333QD芯片來提供穩定的+3.3V的工作電壓和上電復位信號；復位電路采用手動復位方式，即在VCC（+3.3V）與復位（RS）引腳之間串聯一個阻值≥10kΩ的上拉電阻。

② 脈寬調制電路

控制系統采用集成脈寬調制芯片SG3525構成的脈寬調制電路。輸入SG3525的誤差信號經過誤差放大器放大后，與其內部振蕩器產生的鋸齒波進行比較，輸出的脈寬信號再經分相器分成2路互不重疊的兩相信號，由具有圖騰柱結構的輸出端11和14輸出。控制信號越大，則輸出的脈寬越寬，脈寬調制電路原理如圖4所示。由于驅動模塊M57959L需要的是低電平輸入信號，SG3525輸出的2路PWM 信號經過工作在飽和狀態的三極管反相輸出后加到M57959L的13腳。

圖4 SG3525脈寬調制電路

③ 驅動電路

驅動電路的作用是將SG3525輸出的2路PWM 脈沖進行功率放大，以驅動IGBT。M57959L是日本三菱公司為驅動IGBT而設計的厚膜集成電路，具有封閉性短路保護功能，其實質是一個隔離型放大器，采用光耦合方法實現輸入與輸出的電氣隔離，隔離電壓高達2500V；配置了短路／過載保護電路。M57959L驅動電路如圖5所示。電阻Rg為 IGBT柵極限流電阻，二極管D1是過載/短路檢測二極管，穩壓二極管D2用以補償D1反向恢復時間（在D1反向恢復時間偏長時使用），穩壓二極管D3、 D4用于保護IGBT的發射結。

圖5 M57959L驅動電路

④ 數據采集電路

多功能電源要實現三種輸出特性，即恒壓、恒流、脈沖，需要進行恒值控制，因而必須設計精度高、采樣速度快的恒值反饋采樣電路。由于線性霍爾傳感器體積小、外圍電路簡單、頻帶寬、動態特性好、壽命長，并具有電磁隔離的功能而被廣泛應用于逆變電路中。

數據采集電路采用CHB－500S型霍爾電流傳感器對電流采樣，其額定電流為500A，輸出電流100mA，響應時間小于1μs，采用±15V供電。電壓采樣采用的是CHV－25P型霍爾電壓傳感器，其最大量程為500V，輸出電流25mA，線性度為0.2％，亦采用±15V供電?；魻栯娏鱾鞲衅鬏敵龅奈⑿‰娏餍盘柺紫冉涍^I/V電路轉換成電壓信號，然后經運算放大器放大緩沖后送入DSP芯片中進行A/D轉換。

數據采集電路是DSP微處理器的前向通道，較易受到干擾，因此，在模擬輸入端加上RC阻容電路，可以起到低通濾波的作用，減輕噪音的影響。