基于DSP的弧焊逆变电源数字化控制系统
弧焊逆变电源(亦称弧焊逆变器)是一种高效、节能、轻便的新型弧焊电源。目前，采用ICBT作为功率控制器件来提高功率主电路的控制 性和稳定性，以8位和16位单片机作为控制核心进行焊接程序控制和焊接参数运算处理，提高了弧焊逆变电源的操作性。数字信号处理器（DSP）的广泛普及和应用，为弧焊逆变电源控制系统的全数字化提供了必要的硬件和软件基础。
DSP与单片机性能比较分析
单片机(MCU)广泛应用于家用电器、工业控制和智能终端，主要起控制作用。DSP可高速地实现过去由软件实现的大部分算法。表1比较了典型单片机和DSP的性能指标。
由表1可知，与单片机相比，DSP的优势表现为：数据处理能力强、高运算速度、能实时完成复杂计算、单周期多功能指令、PWM分辨率 高、更短的采样周期。
电感生产厂家 表1 典型单片机和DSP的性能比较
就目前技术现状，将DSP和单片机结合起来设计系统是一种很好的方法，充分发挥单片机控制能力强的特点和DSP强大数据处理能力和高运行速度的优势。从而提高弧焊逆变电源控制系统的精度和实时性，满足弧焊逆变电源更高一体成型电感的性能要求。
目前适用于弧焊逆变电源控制的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位定点TMS320LF2407A为例说明DSP的结构。
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由图1可见DSP的结构特征特别有利于在控制系统中应用，主要表现为：
改进的哈佛结构；流水线操作；采用硬件乘法器；快速的指令周期；TMS320LF2407A的时钟频率达到40MHz，即指令周期为25ns，运算能力为40MIPS(每秒百万条指令)。芯片有一套专门为数字信号处理而设计的指令系统。指令简化了数字信号处理过程，优化的事件管理模块和外围电路：从图1可见在DSP芯片中集成了A/D转换、大容量存储器、定时一体电感器器、比较单元、捕获单元、PWM波形发生器、数字I/O口、SPI、SCI、 CAN，其中4个通用定时器和12个比较单元的结合能产生多达16路的PWM输出，足以满足IGBT主电路的驱动。
此外，TMS铁氧体电感320LF2407A具有快速的中断处理能力、数据指针的逆序寻址功能、硬件寻址控制以及多种节电模式等特有的性能，这些特性将有利于TMS320LF2407A在弧焊逆变电源控制中的应用。
控制系统组成与工作原理
根据单片机和DSP的各自优势，我们选择了以单片机为上位机，DSP为下位机的弧焊逆变电源控制系统解决方案.
控制系统由单片机、DSP、键盘、显示、电弧电压和焊接电流采样系统、送丝控制系统组成，与以单片机为核心的控制系统相比大大简化了系统组成。
方案中的单片机采用Winbond公司的W77E58，DSP为TI公司的TMS320LF2407A。
在这一方案中单片机主要完成焊接程序控制和人机接口， 因人机接口对速度要求是比较低的， 对控制能力的要求较高，人机接口功能包括：焊接参数的给定及实时显示。
DSP主要完成采样信号的反馈运算及PWM脉冲序列的生成，DSP根据电弧电压和焊接电流的反馈量和单片机提供的给定值在DSP内部完成 复杂的算术逻辑运算，输出适当宽度的PWM脉冲信号，经驱动放大后用于IGBT栅极驱动，以控制电源的输出电流、电压，实现弧焊逆变电源的控制。单片机和DSP之间的通信由SCI串行接口实现。
控制系统重要组成部分基本工作原理分述如下：
电流反馈
本系统采用零磁通霍尔元件电流传感器来检测电流，由于TMS320LF2407A的A/D输入信号范围为0～5V，因此，必须将霍尔元件输出的小电流信号首先变换为电压信号，再经放大滤波后进入A/D转换通道。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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