電力電子裝置控制系統(tǒng)的DSP設(shè)計(jì)方案

1.5 譯碼電路

GAL器件是在PAL器件基礎(chǔ)上發(fā)展起來的邏輯器件。作為一種可電改寫、可重復(fù)編程、可加密的新型可編程邏輯器件，它具有速度快、容量大、功耗低而且設(shè)計(jì)靈活的優(yōu)點(diǎn)。本文采用GAL16V8D作為譯碼芯片，輸入信號(hào)有DSP讀使能、寫使能、數(shù)據(jù)空間選通、程序空間選通、I／O空間選通和高5位地址線，通過邏輯組合后，輸出A／D等外圍器件的片選信號(hào)。

1.6 復(fù)位電路

2407aDSP有兩種復(fù)位源，外部復(fù)位引腳復(fù)位和程序監(jiān)視定時(shí)器(看門狗)復(fù)位．復(fù)位引腳(133)是一個(gè)I／O腳，正常狀態(tài)通過上拉電阻接電源。當(dāng)有內(nèi)部復(fù)位事件發(fā)生時(shí)，該引腳被驅(qū)動(dòng)為低電平輸出方式，給系統(tǒng)中其他芯片提供復(fù)位信號(hào)；當(dāng)有外部復(fù)位事件發(fā)生(手動(dòng)復(fù)位、上電復(fù)位、欠電壓復(fù)位等)時(shí)，該引腳為輸入方式，同時(shí)將復(fù)位中斷向量0000H加載到程序計(jì)數(shù)器PC中，使程序重新開始執(zhí)行。TL7705A具有處理上電復(fù)位、欠電壓檢測復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位的功能．本文用它來實(shí)現(xiàn)外部復(fù)位信號(hào)管理功能，其復(fù)位信號(hào)輸出引腳與DSP的復(fù)位引腳相連，電路如圖5所示。

1.7 串行E2PROM

由于被燒寫到片內(nèi)程序Flash中的程序在運(yùn)行時(shí)不能被改寫，而實(shí)際工作狀態(tài)中又要根據(jù)需要對一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，因此，為控制系統(tǒng)擴(kuò)展了一塊型號(hào)為X5043PI-2.7，存儲(chǔ)容量為4K的串行E2PROM，與DSP的串行外設(shè)接口模塊(SPI)連接實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、存儲(chǔ)功能，如圖6所示。

SPICLK為SPI單元的時(shí)鐘信號(hào)輸出引腳，為X5043PI-2.7提供時(shí)鐘信號(hào)。SPISIMO為從動(dòng)輸入、主動(dòng)輸出引腳，與X5043 PI-2.7的從動(dòng)輸入引腳相連；SPISOMI為從動(dòng)輸出、主動(dòng)輸入引腳，與X5043 PI-2.7的從動(dòng)輸出引腳相連。SPISTE作為一般I／O口使用，為X5043PI-2.7提供片選信號(hào)。

2 外圍硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 信號(hào)調(diào)理與A／D轉(zhuǎn)換

電力系統(tǒng)中的電壓電流信號(hào)一般不能直接送到A／D器件的輸入端供轉(zhuǎn)換，而要先經(jīng)PT、CT將電壓電流降低，再經(jīng)過互感器、信號(hào)調(diào)理等預(yù)處理后供A／D轉(zhuǎn)換。圖中反饋電阻R2和R3用來調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的大小。電容C2及可調(diào)電阻R1用來補(bǔ)償互感器的固有相移。電容Cl和C5是400~l000pF的小電容，用來去耦和濾波。兩個(gè)反接的二極管用來保護(hù)運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器視精度要求而定，常用精度和穩(wěn)定性良好的OP07。運(yùn)算放大器電源電壓通常取±15V或±12V。運(yùn)放LT084接成射極跟隨的形式，起到阻抗匹配的作用。

A／D轉(zhuǎn)換是控制系統(tǒng)中的必備重要環(huán)節(jié)，其轉(zhuǎn)換精度決定了整個(gè)控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。雖然2407aDSP內(nèi)置10位高速A／D模塊，但該模塊存在以下缺點(diǎn)；只能接收0~3.3V的單極性信號(hào)輸入，對于交流信號(hào)需要另外設(shè)計(jì)限幅抬壓電路；同一排序器內(nèi)各通道串?dāng)_嚴(yán)重；10位的轉(zhuǎn)換精度難以滿足高性能系統(tǒng)的要求。本文選用Maxim公司的14位高速A／D芯片MAXl25作為外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其輸入信號(hào)范圍±5 V，通道最大承受過壓可達(dá)±17V，簡化了信號(hào)調(diào)理電路；單路轉(zhuǎn)換時(shí)間3μs；擁有A、B兩組信號(hào)輸入端，每組四個(gè)輸入通道，內(nèi)置四路采樣保持器。MAXl25可以和DSP并行工作，從而減輕了DSP的工作負(fù)擔(dān)。MAXl25數(shù)據(jù)、地址線通過總線隔離驅(qū)動(dòng)芯片74HC245與2407aDSP的數(shù)據(jù)線連接，片選信號(hào)由GAL提供，電路結(jié)構(gòu)如圖4所示。