基于TMS320F2812变频电源的交流采样系统设计

文章摘要：摘要：详细介绍利用HCNR200及TMS320F2812内置ADC采集交流电压和负载电流信号的系统设计。HCNR200是一款专门用于模拟信号隔离采样的高精度线性光耦。它的使用能有效地将主电路与控制电路进行隔离，并具有较高的线性度，检测误差小。DSP内置ADC为12位转换器，具有转换精度高，转换时间短(12．5 MSPS)，设计简单等优点。关键词：HCNR200；TMS320F2812；模拟隔离；交流采样0 引 言 在三相变频电源设计中，需要采样交流电压及负载电流，用以实现双闭环控制和保护，因此交流电压、电流采集系统的设计直接关系到变频电源的性能。三相变频电源以TMS320F2812(简称

基于TMS320F2812变频电源的交流采样系统设计,标签：电源电路,电路设计,http://www.88dzw.com

摘要：详细介绍利用HCNR200及TMS320F2812内置ADC采集交流电压和负载电流信号的系统设计。HCNR200是一款专门用于模拟信号隔离采样的高精度线性光耦。它的使用能有效地将主电路与控制电路进行隔离，并具有较高的线性度，检测误差小。DSP内置ADC为12位转换器，具有转换精度高，转换时间短(12．5 MSPS)，设计简单等优点。
关键词：HCNR200；TMS320F2812；模拟隔离；交流采样

0 引 言
    在三相变频电源设计中，需要采样交流电压及负载电流，用以实现双闭环控制和保护，因此交流电压、电流采集系统的设计直接关系到变频电源的性能。三相变频电源以TMS320F2812(简称F2812)为控制芯片，该芯片内置16通道的12位ADC。采用F2812内置ADC进行交流采样时，避免了复杂的硬件设计，并降低了成本。电源要求输出线电压为380 V，输出功率为3 kW。要采集该交流电压、电流信号并送到DSP芯片，必须设计隔离电路，用以防止高电压、强电流串入控制系统，烧坏低压器件。HCNR200是一款用于模拟信号隔离的专用高精度线性光耦。本文详细介绍了利用F2812的内置ADC，并结合HCNR200进行交流电压、电流的采样。

1 TMS320F2812内置ADC简介
    TMS320F2812芯片系TI公司于2003年底推出的32位定点DSP，是一款高性能、满足电机实时性控制要求的控制器，工作频率最高可达150 MHz，其内置了16通道，12位ADC，含两路采样保持器，一个转换单元，可实现双通道同步采样，最小转换时间为80 ns。内置ADC的外设内部结构如图1所示。

    模拟量由16个通道输入，被分为A，B两组，ADCINA0～7为A组，ADCINBO～7为B组，每组都有一个完全独立的多路选择器和采样保持器，共用一个12位ADC。整个转换时序和转换过程都由ADC时序控制自动机完成，不需要DSP中央处理单元的干预。编程时只需要配置寄存器，设定合适的值，自动机就会按照设定的顺序和模式自动地实现多通道ADC，并将其结果写入到16 Word的转换结果寄存器中。结果寄存器为双缓冲结构，这就保证对于结果寄存器、自动机的写操作和中央处理单元的读操作不会产生时序冲突，大大提高了DSP的并行运行能力。输入管脚ADCSOC是ADC的外部触发输入，用于要求严格同步触发采样的场合。ADC的时序基准频率由处理器的主频分频提供，可以通过改动相关配置寄存器的值来设定分频系数，从而改变ADC的转换速率。

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    U2组成输出电路。进行电流与电压之间的转换，用以将输出光敏二极管PD2输出的稳定、线性变化的电流转换成电压信号并输出。
    If的范围为1～20 mA。根据运放最大输出电压为13．3 V，结合IPD1=0．005If，R3不宜过大，取200 Ω。光电二极管PD1的电流为：

    由于IPD1的取值一般小于50μA，且实验发现，在选用R2时，实际值比理论计算值要大一些，这样才能取得更好的隔离效果，故选取R2=200 kΩ。

    在实际工程中，选用R4=470 kΩ的电位器，用以调节放大倍数。
    在输出端加一个二极管限幅电路，限制Vout在O～3 V以内。

4 软件设计
    运用TMS320F2812内置ADC进行数据采集时，程序首先对ADC进行初始化，当ADC非常忙时，启动ADC通道进行转换，主程序进入死循环；当ADC正常转换完毕后，进入中断服务子程序。中断服务程序将ADC转换结果读入存储器中，进行必要数字滤波、补偿等处理，然后再次启动A／D通道进行转换，如此循环往复。程序设计使用C语言编写源程序，主程序流程图如图4所示。

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