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(zhuān)門(mén)用于模擬信號隔離采樣的高精度線(xiàn)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(xiàn)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(shí)間短(12．5 MSPS)，設計簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：HCNR200；TMS320F2812；模擬隔離；交流采樣

0 引 言
在三相變頻電源設計中，需要采樣交流電壓及負載電流，用以實(shí)現雙閉環(huán)控制和保護，因此交流電壓、電流采集系統的設計直接關(guān)系到變頻電源的性能。三相變頻電源以TMS320F2812(簡(jiǎn)稱(chēng)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(jìn)行交流采樣時(shí)，避免了復雜的硬件設計，并降低了成本。電源要求輸出線(xiàn)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(zhuān)用高精度線(xiàn)性光耦。本文詳細介紹了利用F2812的內置ADC，并結合HCNR200進(jìn)行交流電壓、電流的采樣。

1 TMS320F2812內置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(mǎn)足電機實(shí)時(shí)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(gè)轉換單元，可實(shí)現雙通道同步采樣，最小轉換時(shí)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(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)轉換時(shí)序和轉換過(guò)程都由ADC時(shí)序控制自動(dòng)機完成，不需要DSP中央處理單元的干預。編程時(shí)只需要配置寄存器，設定合適的值，自動(dòng)機就會(huì )按照設定的順序和模式自動(dòng)地實(shí)現多通道ADC，并將其結果寫(xiě)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(dòng)機的寫(xiě)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的并行運行能力。輸入管腳ADCSOC是ADC的外部觸發(fā)輸入，用于要求嚴格同步觸發(fā)采樣的場(chǎng)合。ADC的時(shí)序基準頻率由處理器的主頻分頻提供，可以通過(guò)改動(dòng)相關(guān)配置寄存器的值來(lái)設定分頻系數，從而改變ADC的轉換速率。