一種基于DSP的直流電源供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
2．1 參數(shù)采集
(1)電壓采集
蓄電池的電壓信號(hào)采集通常可以由線性光耦HCNR201和運(yùn)算放大器LM358P來(lái)實(shí)現(xiàn)，其具體的電壓采集電路如圖3所示。HCNR201是美國(guó)Ag-
ilent公司生產(chǎn)的高精度模擬光耦，具有成本低、線性度高、穩(wěn)定性高、設(shè)計(jì)靈活等特點(diǎn)，它由一個(gè)高性能的發(fā)光二極管(LED)和兩個(gè)光敏二極管PDl、PD2組成。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/180883.htm
由于這種DSP信號(hào)處理器內(nèi)嵌的ADC采集模塊的信號(hào)輸入幅值范圍為0～3 V，故需將蓄電池的端電壓信號(hào)先經(jīng)電阻R3分壓處理，以保證光耦
輸出的信號(hào)電平符合DSP的輸入要求，在軟件編程時(shí)，再乘以相應(yīng)的倍數(shù)，即可恢復(fù)電壓的原始值。若經(jīng)過(guò)R3后的信號(hào)為Vin，光耦輸出的信號(hào)為Vout，則有：
Vout=KVinR2／R1 (1)
式中，K為傳輸增益，對(duì)于每一只HCNR201來(lái)說(shuō)，K是恒定的，其值在1+0．05之間，典型值為1?？梢钥闯?，通過(guò)調(diào)節(jié)R1、R2的值可改變?cè)摳綦x電路的增益。本例中，選擇R1=R2，即僅實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)的隔離而不放大。Cl、C2作為反饋電容，主要用于信號(hào)濾波，具體參數(shù)的選擇請(qǐng)參考相關(guān)文獻(xiàn)。但在設(shè)計(jì)中要特別注意：必須保證U2、U3是分開供電的。
(2)電流采集
閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理如圖4所示，它的原邊電流In所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，可通過(guò)一個(gè)副邊線圈的電流Im所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而使霍爾器件始終處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài)。當(dāng)原副邊補(bǔ)償電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在磁芯中達(dá)到平衡時(shí)，即有如下等式：
NIn=MIm (2)
式中：In為原邊電流；N為原邊線圈的匝數(shù)；Im為副邊補(bǔ)償電流；M為副邊線圈的匝數(shù)。由上式可以看出，在已知傳感器原邊和副邊線圈匝數(shù)
時(shí)，通過(guò)測(cè)量副邊補(bǔ)償電流Im的大小，即可推算出原邊電流In的值，從而實(shí)現(xiàn)原邊電流的隔離測(cè)量。
本設(shè)計(jì)采用閉環(huán)霍爾電流傳感器來(lái)采集蓄電池的電流信號(hào)，該霍爾電流傳感器的輸出信號(hào)Sensor_IN進(jìn)入儀表放大器AD620調(diào)理后，即可進(jìn)入DSP的ADC通道ADC_CHl，圖5所示是其電流采集電路。
(3)轉(zhuǎn)速采集
發(fā)電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速是一個(gè)近似的正弦信號(hào)，其峰峰電壓值在l～20 V之間。轉(zhuǎn)速信號(hào)采集電路的原理如圖6所示，輸入的轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)整流、限幅并在三極管的開關(guān)作用下可變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)，然后經(jīng)過(guò)光電隔離后輸入到DSP控制引腳CAP2，即可進(jìn)行捕獲。
2．2 CAN接口
本系統(tǒng)中的CAN接口電路如圖7所示，其CAN_TX、CAN_RX分別來(lái)自TMS320F2812(176PGF)的腳87和引腳89，設(shè)計(jì)中，需配置該引腳為CAN外設(shè)模式。CTM8251AT芯片內(nèi)部集成有CAN隔離及CAN收發(fā)器件，可將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平，且具有高達(dá)DC 2500V的隔離電壓，而且接口簡(jiǎn)單。在輸出信號(hào)CAN_H、CAN-L之間并聯(lián)一個(gè)120 Ω的電阻可進(jìn)行阻抗匹配，以抑制反射波的干涉。
評(píng)論