全桥IGBT的DSP控制20khz高频电源,F28335或F2812输出后经过CPLD或FPGA然后输出到驱动

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-5 08:23:11

全桥IGBT的DSP控制20khz高频电源,只用DSP不行,现在要通过F28335输出后经过CPLD或FPGA然后输出到驱动板,不知道有没有好的方案,请大家踊跃,现在的变频器,开关电源,工业用得很多

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-5 08:24:59

保证ＰＷＭ信号的前、后沿质量，减少ＩＧＢＴ开关动作的过渡过程

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-5 08:26:21

ＣＰＬＤ的实现

   ２０世纪９０年代，引起数字系统设计方式发生突破性变革的技术是ＶＨＤＬ设计技术。ＶＨＤＬ ＶｅｒｙＨｉｇｈＳｐｅｅｄＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ ＶＨＳＩＣ ＨａｒｄｗａｒｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＬａｎｇｕａｇｅ作为ＩＥＥＥ－１０７６标准所规范的硬件描述语言，非常适用于可编程逻辑器件的应用设计，并正在得以普及。采用自顶向下的设计方法，是用ＶＨＤＬ设计系统硬件最突出优点之一。

   通过前面对数据流和通讯方案的分析，按照自顶向下的原则，我们对信号处理单元进行功能分解，将其分解到下面的各个单元中，见图２。通过功能分解，我们可以看到，单元内部构造可以分为三个部分：一部分对栅控信号进行处理；另一部分对故障信号进行处理；最后一部分用于产生控制故障信号发送的时钟。

   从图２我们可以发现栅控信号处理部分与故障信号处理部分都含有功能相同单元：校验位生成单元、数据通信控制单元及锁存单元，因此可以对以上这些单元进行参数化设计。在参数化设计以前，我们还需要构造一些公共的基本元件，如触发器、寄存器、计数器和同步器等。这以后，我们就可以对前面提到的功能相同的单元进行参数化设计。

在进行参数化设计以前，我们需要对各功能单元的输入输出信号进行分析以确定信号使用的数据类型。由于ＩＧＢＴ控制问题的特殊性，在这里我们统一使用Ｂｉｔ和Ｂｉｔ－ｖｅｃｔｏｒ型数据。Ｂｉｔ型数据只有两种状态：“０”和“１”，可以有效地防止多态数值系统给控制和编程带来的麻烦。

   在进行传统的电子线路设计时，设计师的工作是按电路原理图将各个单元电路和器件连接起来，形成一个完整的系统。而在利用ＶＨＤＬ设计电路时，设计师所要完成的不过就是将那些用ＶＨＤＬ语言描述的单元电路和器件连接起来。在这个意义上，利用ＶＨＤＬ语言进行设计与利用传统方法设计没有太大的区别，但采用自顶向下的设计方法时，ＶＨＤＬ具有无可比拟的优越性。作为一种硬件描述语言 ＶＨＤＬ语言有别于一般的计算机语言。它既有并行执行的语句，又有只能顺序执行的语句。利用ＶＨＤＬ这种特性，我们可以将整个系统分成若干个相对比较独立的模块来进行电路设计。在下面的程序中，进程ＣＯＵＮＴＥＲ描述了一个１６位计数器，它通过对４０ＭＨｚ时钟进行分频，产生进程ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ所需的２．５ＭＨｚ时钟。进程ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ构造了一个发送控制计数器，它通过对进程ＣＯＵＮＴＥＲ所产生的时钟信号进行计数，产生故障信号的发送控制信号。

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-5 08:28:04

IGBT 是上世纪 80 年代研制成功的一种高性能功率晶体管， 90 年代已经生产出 1200V/1000A的
IGBT。 IGBT 是以 GTR(Grand Transistor)为主导元件， MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect
Transistor)为驱动元件的达林顿结构器件，它集中了 MOSFET 管和 GTR管的优点于一体，既有输入
阻抗高、速度快、热稳定性好以及驱动电路简单的优点，又具有通态电压低、反向耐压高、承受电
流大等优点,在现在的电力设备中得到了越来越广泛的应用[1]
。在 IGBT 的使用过程中，IGBT 的控制
一般采用 PWM 控制技术。PWM 信号可通过专门的 PWM 芯片或通过控制芯片（如：DSP）产生，
在逆变电路中当 IGBT 在运行过程中出现故障时，要求停止发送 PWM 控制信号以避免桥臂直通短
路而损坏 IGBT，针对这一控制要求，设计者们一般采用软件封锁和逻辑门封锁，前者原理是当检测
到 IGBT 故障信号时通过软件程序控制停止发送 PWM，这种方法使用灵活但可靠度极大地依赖于所
编写软件程序的可靠程度，在实际应用中该方法并不能完全满足 IGBT 的可靠度要求，在产品开发
初期这一方法的弊端尤其明显。后者的原理是采用逻辑门芯片并以 IGBT 故障信号为逻辑使能信号
来实现 PWM 信号的硬件封锁，这种方法在可靠程度上较软件封锁要高，但该方法中的逻辑电路分
离元件较多，在电力设备使用的强干扰环境下易引入干扰，同时其响应速度有限，这些都不利于 IGBT
的实时保护。针对传统方式中存在的问题，以永磁同步电机三相逆变调速控制器为设计试验平台，
设计了基于 CPLD 的 IGBT 驱动信号封锁保护电路。后面的分析将以该调速系统为背景对电路的设
计进行具体说明。永磁同步电机三相逆变调速电路基本构成如图 1 所示：

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-5 08:29:01

1．IGBT 的 PWM 控制及驱动原理
1.1 PWM 控制基本原理
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。PWM 控制技术即是
以该结论为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽
度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形[2]
。可按一定的规则对各脉冲的宽度
进行调制,从而改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。
1.2 IGBT的驱动原理
   IGBT与 MOSFET 一样都属于电压驱动型器件，为了驱动 IGBT 需在栅-射极间加一个正向偏压
+ ge
U ，为了降低 IGBT 通态压降和开通损耗，需增大栅-射极正偏电压+ ge
U ，但增大+ ge
U 会造成负
载短路时的集电极电流 c
I 增大，从而使得 IGBT 能承受短路电流的时间减小，同时也限制了短路电
流及其所带来的应力，对 IGBT 安全不利(在具有短路工作过程的设备中，如电机设备中，要求 ge
U 在
满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力)。一般 IGBT 的正向偏压范围为 12  ～
15V。在 IGBT 关断过程中，为尽快抽取 PNP 管的存储电荷，须施加一负偏压- ge
U ,  但它受 IGBT 的

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-5 08:29:21

G、E 间最大反向耐压限制，一般取负偏压范围为-1V~ -10V。在实际驱动控制中，TTL 电平的驱动
信号需经过驱动电路进行放大，将脉冲幅值范围放大到-10V~15V间后对 IGBT 进行驱动。
1.3 IGBT驱动信号保护原理
以 IGBT 驱动信号封锁保护电路在永磁同步电机三相逆变调速控制器中的应用为例对该电路的
原理进行说明。三相逆变调速控制器采用 TI公司的 DSP 芯片作为主控芯片，由 DSP 产生 PWM 信
号，该信号送入CPLD经过封锁逻辑单元后通过隔离放大用以驱动IGBT，在逻辑封锁单元中以IGBT
故障信号作为控制逻辑翻转的使能信号，当检测到 IGBT 故障信号时逻辑封锁单元封锁,由 CPLD 发

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-5 08:29:39

出的目标 PWM 驱动信号被禁止发送。为了进一步增加保护电路的可靠性，当检测到 IGBT 故障信
号时，逻辑电路会产生一个低电平逻辑送给 DSP 的 PDPINTA 管脚，该管脚信号是用以控制 DSP 内
部 PWM 模块的工作状态的，当管脚电平为逻辑低电平时，DSP 内部 PWM 模块工作停止，从而也
达到了在 IGBT 发生故障时封锁 PWM 驱动信号的目的。其原理框图如图 2 所示。

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-5 08:51:20

传统做设备的,技术落后,没有多少会像华为投巨资搞研发的,投入少,

master5888 · 发表于 2010-8-5 08:51:48

独角戏，LZ一人想YY什么？

eworker · 发表于 2010-8-5 08:53:08

blog

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-5 10:26:36

基于CPLD的PWM控制

capron · 发表于 2010-8-6 11:28:09

顶楼主，同行

cicigaobijiba · 发表于 2010-8-9 14:08:48

capron在深圳哪呢，欢迎交流！

capron · 发表于 2010-8-9 18:36:29

南山----龙华两地跑，QQ:54016877

全桥IGBT的DSP控制20khz高频电源,F28335或F2812输出后经过CPLD或FPGA然后输出到驱动

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