今天我們接著來聊變頻器相關(guān)的，第三部分：控制電路設(shè)計(jì)(舉例說明，不盡相同，望諒解)

X端子

電路圖如下：

X1_IN端子外部和COM端由開關(guān)相連。+12V電源的地端是COM端，用于外部端子供電，GND是+5V的地端，是DSP內(nèi)部電源。端子和DSP之間通過光藕隔離。74HC14用3.3V供電，信號X1直接送到DSP的IO口。

Y端子OC輸出

電路圖如下：

Y端子的OC輸出也采用了光耦隔離，CPU低電平開通。

Y端子模擬輸出

電路圖如下：

模擬輸出采用PWM方式，DSP輸出一定占空比的脈沖，經(jīng)濾波后得到模擬電壓，模擬電壓通過穩(wěn)壓電壓轉(zhuǎn)換成模擬電流輸出。

如圖，Y1是DSP的PWM7引腳輸出的3.3V脈沖信號，74HC14用3.3V供電，輸出3.3V脈沖，經(jīng)二級濾波后輸出與占空比成比例的直流電壓Vd。Vd經(jīng)放大后得到Y(jié)1_10V，放大倍數(shù)為4倍，即：Y1_10V=4Vd。

因此，若Y1_10V最大輸出為10V，Vd的最大輸出為2.5V，DSP程序中Y1端子的PWM脈沖占空比2.5/3.3=75.7%時(shí)，對應(yīng)10V輸出。但實(shí)際上由于濾波環(huán)節(jié)存在壓降，實(shí)際Y1處的電壓要高于2.5V，實(shí)測為2.94V。這樣達(dá)到的輸出電壓Y1_10V為準(zhǔn)確的10V。

程序中模擬輸出的PWM周期是200us，8000個(gè)時(shí)鐘周期，占空比100%輸出3.3V，輸出2.94V對應(yīng)的占空比為89.1%，7128個(gè)時(shí)鐘周期。按比例改變占空比，即可輸出0～10V的電壓(圖中三極管起擴(kuò)流的作用)。

模擬電流/電壓輸入

模擬量有電壓給定和電流給定，在硬件電路部分，系統(tǒng)提供了0～10V的電壓輸入和0～20mA的電流輸入接口端子;在軟件部分，由功能組F3可以任意指定最大最小模擬量對應(yīng)的頻率以及模擬量的正負(fù)極性。例如，如果輸入是0～5V 的信號，只需要將F301(主給定為100%時(shí)的模擬量)設(shè)置為5.00即可，這樣會(huì)損失一半的精度，但簡化了電路接口。

模擬電流輸出電路圖如下：

系統(tǒng)接收最大20mA的模擬輸入電流。理論上，F(xiàn)2407A的AD最大可接收3.3V 的模擬電壓，為了留點(diǎn)余量，20mA對應(yīng)的電壓取值為3.14V，程序中對應(yīng)的10bitAD值為：

1024×3.14/3.3=974

模擬電壓輸入電路圖如下：

如圖，0～10V電壓信號VR1經(jīng)1/3的分壓后經(jīng)過跟隨器得到0～3.14V的信號VR1_A，直接送入DSP的AD口。同樣0～20mA的電流輸入也轉(zhuǎn)換成0～3.14V的電壓信號送入DSP的AD口。各路的處理方法是相同的。

以VR1為例，程序中,AD轉(zhuǎn)換結(jié)果右移1位存入ADVR1_X。VR1為最大值10V時(shí)，10位AD轉(zhuǎn)換結(jié)果為F380H，右移1位，ADVR1_X=79C0H，即輸入10V對應(yīng)的數(shù)字值為79C0H，定標(biāo)Q15。ADVR1_X經(jīng)低通濾波后得到ADVR1_Y_H，不改變定標(biāo)。

以左圖為例，濾波后的值A(chǔ)DVR1_Y_H右移5位后理論上最大值為974，對應(yīng)10.00V的模擬輸入電壓。程序中模擬輸入電壓的定標(biāo)為×100，即數(shù)值上10V用1000表示，考慮到AD通道的誤差，程序進(jìn)行了簡化處理，即認(rèn)為AD值最大為1000，即AD值1000對應(yīng)100%模擬輸入電壓10.00V，AD值和模擬電壓值在數(shù)值上是相等的。

輸出電流采樣

電路圖如下：

當(dāng)輸入額定電流15A時(shí)霍爾輸出為4V的電壓，R60用于校正。額定電流的有效值對應(yīng)的是0.5V電流AD電壓。DSP能接收的AD電壓是0～3.3V，所以電路上對電流AD電壓進(jìn)行了1個(gè)3.3V/2的正偏，將-3.3V~3.3V轉(zhuǎn)換成0～3.3V，使0～3.3V對應(yīng)采樣電流的峰峰值，1.65V對應(yīng)的是電流的零點(diǎn)，程序中對電流采樣的AD值進(jìn)行了1個(gè)1.65V的負(fù)偏，減去1.65V對應(yīng)的AD值，可以將電流波形還原。

額定電流峰值對應(yīng)的AD值為0.5×1.41421=0.707V;

因此電流測量范圍是是3.3/2/0.707=2.33倍額定電流;

實(shí)際中R60用于調(diào)整，使變頻器輸出額定電流時(shí)CURR_U為1V(后面經(jīng)過了1/2的分壓)。例如，對2.2kW的變頻器，額定輸出電流有效值為5.5A，霍爾輸出1.466V，此時(shí)對應(yīng)CURR_U=1V，送入AD的電壓是0.5V。

5.5/15*4(2.2//R60)/(1+ 2.2//R60) =1

可以算得R60//2.2=2.14k，R60=82k

額定電流峰值IM對應(yīng)的AD值為512*0.707/1.65=155，DBH，放在高10位即為36C0H(14016)。

將相電流Iu，Iv額定值幅值的定標(biāo)選為Q13，2000H對應(yīng)額定電流的幅值，需要乘以1個(gè)系數(shù)2000H/36C0H=0.584。

模擬信號的隔離

下圖的外部模擬電流和模擬電壓輸入電路中，輸入信號和DSP控制部分的供電電源是共地的，未經(jīng)隔離，在外部干擾嚴(yán)重的情況下，模擬輸入信號有可能對控制電路造成干擾，因此在需要增加抗干擾能力的情況下，模擬輸入信號最好跟X端子數(shù)字輸入信號一樣，利用光耦進(jìn)行隔離。

0～10V的模擬電壓輸入信號經(jīng)運(yùn)放U15B差動(dòng)放大后與555輸出的脈沖信號比較，由比較器TLC393將模擬信號轉(zhuǎn)換為占空比可變的脈沖信號，脈沖信號由光耦PC817隔離輸出后經(jīng)二次濾波得到0～3.3V的模擬信號，送入DSP的AD口。這種隔離適用于對速度要求不高的直流信號的隔離。

鍵盤顯示

輸入電路圖如下：

顯示輸出電路圖如下：

鍵盤輸入和顯示輸出利用了SPI接口。數(shù)碼管的顯示采用了動(dòng)態(tài)掃描的方式，逐個(gè)顯示，但由于掃描時(shí)間短，人眼不會(huì)感覺得到時(shí)間差異。

595是帶鎖存的8位串口輸入，8位串/并口輸出的SPI集成塊。首先在每個(gè)SRCLK的上跳沿將8bit數(shù)據(jù)從串口輸入引腳SER移入8位移位寄存器，在鎖存時(shí)鐘RCLK的上跳沿將數(shù)據(jù)送入輸出并口。第9腳SQH是串口移位寄存器的移位輸出，比串口輸入落后8個(gè)時(shí)鐘周期。

165是8位并行輸入串行移位輸出寄存器。8位并口用于接收鍵盤輸入，然后通過串行口引腳QH送回DSP。

SCI接口

電路圖如下：

75176是差分收發(fā)器。未接收數(shù)據(jù)時(shí)，75176的R是高電平。

溫度檢測

模塊內(nèi)置有溫度傳感器，其阻值Rx隨溫度T變化：

式中R25是25度時(shí)的阻值，B是一個(gè)系數(shù)(我們稱之為B值)，

大家可以去了解一下熱敏電阻。

電路圖如下：

如圖是溫度檢測電路，TC1點(diǎn)的電壓隨溫度升高而降低，溫度與AD值關(guān)系為：

IF AD>370，T=(770-AD)/8+20

ELSE T=(370-AD)/5.5+70

3.3V電源

電路圖如下：

如圖，穩(wěn)壓源431輸出是2.5V，運(yùn)放IC2A的放大倍數(shù)是(R39+R33//R34)/R33//R34=(1+3.16)/3.16 = 1.3167，因此運(yùn)放輸出電壓是2.5V×1.3167=3.29V。LM358的電流輸出能力是50mA，三極管BCX56的額定電流是1A，其作用是擴(kuò)流，增強(qiáng)電流輸出能力。

圖中運(yùn)放需要24V供電電壓，穩(wěn)壓管431需要5V電壓，這兩個(gè)電壓直接取自開關(guān)電源。

關(guān)于控制電路部分，主要還是數(shù)模電轉(zhuǎn)換之間的拉扯，以上便是我們今天索要聊的內(nèi)容。下一篇我們繼續(xù)這部分，講講變頻器中主回路開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)。