弧焊逆變電源數(shù)字化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)解析

弧焊逆變電源（亦稱弧焊逆變器）是一種高效、節(jié)能、輕便的新型弧焊電源。目前，采用ICBT作為功率控制器件來提高功率主電路的控制 性和穩(wěn)定性，以8位和16位單片機(jī)作為控制核心進(jìn)行焊接程序控制和焊接參數(shù)運(yùn)算處理，提高了弧焊逆變電源的操作性。 數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的廣泛普及和應(yīng)用，為弧焊逆變電源控制系統(tǒng)的全數(shù)字化提供了必要的硬件和軟件基礎(chǔ)。
　　DSP與單片機(jī)性能比較分析
　　單片機(jī)（MCU）廣泛應(yīng)用于家用電器、工業(yè)控制和智能終端，主要起控制作用。DSP可高速地實(shí)現(xiàn)過去由軟件實(shí)現(xiàn)的大部分算法。表1比較了典型單片機(jī)和DSP的性能指標(biāo)。
　　
　　由表1可知，與單片機(jī)相比，DSP的優(yōu)勢表現(xiàn)為：數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、高運(yùn)算速度、能實(shí)時(shí)完成復(fù)雜計(jì)算、單周期多功能指令、PWM分辨率 高、更短的采樣周期。
　　就目前技術(shù)現(xiàn)狀，將DSP和單片機(jī)結(jié)合起來設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一種很好的方法，充分發(fā)揮單片機(jī)控制能力強(qiáng)的特點(diǎn)和DSP強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度的優(yōu)勢。從而提高弧焊逆變電源控制系統(tǒng)的精度和實(shí)時(shí)性，滿足弧焊逆變電源更高的性能要求。
　　目前適用于弧焊逆變電源控制的DSP主要有TI公司的TMS320C2000系列、ADI公司的ADSP2100系列、Motorola公司的 DSP56F800系列。下面以TI公司的16位定點(diǎn)TMS320LF2407A為例說明DSP的結(jié)構(gòu)。
　　
　　改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)；流水線操作；采用硬件乘法器；快速的指令周期；TMS320LF2407A的時(shí)鐘頻率達(dá)到40MHz，即指令周期為25ns，運(yùn)算能力為40MIPS（每秒百萬條指令）。芯片有一套專門為數(shù)字信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)。指令簡化了數(shù)字信號(hào)處理過程，優(yōu)化的事件管理模塊和外圍電路：從圖1可見在DSP芯片中集成了A/D轉(zhuǎn)換、大容量存儲(chǔ)器、定時(shí)器、比較單元、捕獲單元、PWM波形發(fā)生器、數(shù)字I/O口、SPI、SCI、 CAN，其中4個(gè)通用定時(shí)器和12個(gè)比較單元的結(jié)合能產(chǎn)生多達(dá)16路的PWM輸出，足以滿足IGBT主電路的驅(qū)動(dòng)。
　　此外，TMS320LF2407A具有快速的中斷處理能力、數(shù)據(jù)指針的逆序?qū)ぶ饭δ?、硬件尋址控制以及多種節(jié)電模式等特有的性能，這些特性將有利于TMS320LF2407A在弧焊逆變電源控制中的應(yīng)用。