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来源:国外电子元器件发布时间:2018-08-24110浏览
询问 AI摘要：SA4828是Mitel公司生产的三相PWM波开产生器，它可提供高质量，全数字的三相脉宽调制波形，而且编程简单方便，修改灵活，文中介绍SA4828的原理及其应用在逆变器中的软、硬件设计方法。
关键词：脉宽调制（PWM） 控制 逆变 SA4828
1 引言
脉宽调制（PWM）控制技术在逆变电路中得到广泛的应用，其波形产生方法有两种：一是模拟方法，二是数字方法。模拟方法电路结构复杂，有温漂现象，难以实现精确控制。数字方法则克服了上述缺点。MITEL公司生产的SA系统PWM波形产生器具有精度高、抗干扰能力强、外围电路简单等优点，其中SA4828是主要用于变频调速、逆变电源及UPS等工业领域的高精度PWM波形产生器。
2 SA4828的主要特点及控制方法
2.1 SA4828的主要特点
和Mitel公司的先前产品SA828相比，SA4828主要具有以下特点：
● 具有增强型微处理器接口，可与更多的单片机兼容；
● 将调制波频率的分辨率提高到16位。
● 由于采用了可由用户选择的三相幅值独立控制方式，因而使得了三相逆变器可用于任意不对称负载；
● 有三种可供选择的波形，适用于多种应用场合；
● 可提供软件复位功能；
● 内置“看门狗"定时器以加强监控，从而提高了可靠性。
2.2 SA4828芯片的控制方法
对SA4828的控制是通过微处理器接口将数据送入芯片和两个寄存器（初始化寄存器和控制寄存器）来实现的。初始化寄存器用于设定与逆变器有关的一些基本参数，这些参数在PWM输出端允许输出前初始化，逆变器工作以后不允许改变。
控制寄存器在工作过程中控制输出脉宽调制波的状态，从而进一步控制逆变器的运行状态。通常在工作该寄存器内容常被改写以实现实时控制。
参数是通过8个暂存器R0、R2、R3、R4R、5R、R14、R15来传送的，初始化参数先被写入R0、R2……R5，然后通过对R14的写操作将参数送入初始化寄存器，最后再将控制参数写入R0、R1……R5，并通过对R15的写操作将参数送入控制寄存器。各控制寄存器的地址如表1所列。
表1 SA4828的寄存器地址
3 参数设置
3.1 初始化参数的设置
表2为初始化参数在各个寄存器中的空间分配表。现将各参数作一说明。
表2 初始化参数空间分配表
a. 载波频率（CFS）
载波频率fcarr的值由下式给出：
fcarrfclk(512×2 n+1)
式中；fclk是输入的时钟频率。N的值为对应于二进制CFS值的十进制自然数0～7。
b. 电源频率范围（FRS）
电源频率范围frange的值由下式给出：
frange2 mfcarr384 式中：m的值为与二进制的FRS值对应的十进制自然数0～6。
c. 脉冲延迟时间（PDY）
脉冲延迟时间tpdy的值由下式给出：
tpdy(63-k)/512fcarr
式中，k的值为与二进制的PDY值对应的十进制自然数0～63。
d. 脉冲取消时间（PDT）
脉冲取消时间tpd由下式给出：
tpd(127-L)/512fcarr
式中，L的值为与二进制的PDT值对应的十进制自然数0～127。
e. 波形选择（WS）
输出波形选择控制字如表3所列。
表3 波形选择表
f. 幅值控制（AC）
当AC=0时，三相幅值均由R相幅值暂存器R3控制。而B相幅值暂存器R4和Y相幅值暂存器R5内容无效。
当AC=1时，三个幅值暂存器独立控制各自的幅值，该方式适用于三相不平衡负载。
g. 看门狗定时器的时间设置（WD）
看门狗定时器的时间twd由下式给出：
twd1024TIM/fclk
式中，fclk是输入的时钟频率，TIM是16位二进制数WD（WD15、WD14……WD0）对应的十进制数。
如果在twd时间内未对定时器中的数据更新（表明程序执行不正常），则定时器溢出，系统关断PWM输出。
3.2 控制参数的设置
各控制参数在暂存器R0……R5的空间分配如表4所列。其参数说明如下：
表4 控制参数空间分配表
a. 电源频率（PFS）
电源频率fpower的值由下式给出：
fpowerfrange×PFS/65535
式中，frange为电源频率范围。PFS是16位与二进制（PFS15、PFS0）对应的十进制数的值。
b. 电源幅值（RAMP、YAMP、BAMP）
各项幅值的百分比计算公式如下：
ApowerA×100%/255
式中，A是8位幅值选择字（AMP7、AMP6……AMP0）对应的十进制的值。
c. 相序选择（F/R）
三相PWM输出的相序受控于正/反转选择位F/R，该位为0时，相序为红→黄→蓝；反之，相序为蓝→黄→红。
d. 输出禁止位（INH）
该位有效时（为“0"），所有的PWM输出变为低电平，但不影响其它操作。一旦设置无效，输出立即恢复。
e. 计数器复位（CR）
当计数器复位位（CR）为“0"时，红相相位计数器设置为“0”。
f. 软件复位（RST）
当该位有效时（为“1”），芯片复原为初始时的默认状态，它的效果与硬件复位脚相同
g.看门狗定时器选择（WTE）
当该位有效时（为“1”），看门狗定时器被启用；反之，看门狗定时器被禁止。
4 系统软、硬件的设计与实现
4.1 系统硬件连接方案
SA4828用在逆变器上的连接电路如图1所示。图中，AC交流信号经整流、逆变、隔离（对于UPS和逆变器而言，若用于变频调速，则不需要隔离电路）后输出，在控制电路中，单片机不但用来完成对SA4828的初始化、输出脉宽和频率的控制，还要处理采样数据以形成闭环控制，完成对保护信号的逻辑检测。由于51系统单片机都是地址、数据复用总线模式，故将MUX、RS引线连到高电平。SETTRIP用来快速关断PWM输出，当其有效时，TRIP端输出高电平，指示灯亮。
4.2 系统软件设计
软件设计是整个逆变控制的核心，它决定着逆变器的输出特性。图2给出了本系统的程序流程图。
从程序流程图中可看出：单片机先将SA4828复位，在向其传送初始化参数和控制参数之后SA4828即可输出PWM波形，逆变器随后将处于工作状态，这时单片机应不断查询输出状态，以便随时调速PWM输出特性，以满足系统要求；只要系统工作正常，看门狗定时器就不断被更新，以防止其溢出而中断PWM输出。
5 结论
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