Intel80C196MC微處理器在靜止逆變電源中的應用

摘要：簡要介紹采用80C196MC單片機研制的三相靜止逆變電源電路硬件、軟件設計方案。試驗結果表明，這一方案能夠滿足應用要求。

關鍵詞：正弦脈寬調制靜止逆變電源

The Application of Intel 80C196MC Microprocessor

in Static inverter Power Supply

Abstract: This paper presents a design precept of static inverter power supply using Intel 80C196MC microprocessor and shows the circuit block and the programming idea. The experimental results show that this precept can meet the requirements of the application.

Keywords: SPWM， Static inverter， Power Supply

中圖法分類號：TM92文獻標識碼：A文章編號：02192713(2000)0840104

1引言

PWM（脈寬調制）技術是利用半導體開關器件的導通與關斷把直流電壓變成電壓脈沖列，并通過控制電壓脈沖寬度以達到變壓變頻目的的一種控制技術。SPWM（正弦脈寬調制）是由控制回路產生一組等幅而不等寬的矩形脈沖列，用來近似正弦電壓波。

常采用的方法有3種：一是完全由模擬電路生成；二是由數(shù)字電路生成；三是由專用集成芯片生成。模擬方法電路復雜，硬件太多，抗干擾性能差，有溫漂現(xiàn)象，難以實現(xiàn)最優(yōu)化PWM控制（最優(yōu)化PWM的調制波都不是正弦波），系統(tǒng)可靠性低；數(shù)字方法按照不同的數(shù)字模型用計算機算出各切換點，將其存入內存，然后通過查表及必要的計算產生SPWM波，該方法調頻范圍不寬。輸出的PWM波1/4軸不對稱，會產生偶次諧波，低頻區(qū)尤其嚴重，且占用內存大，與系統(tǒng)精度之間存在矛盾；由專用集成芯片生成三相SPWM波的技術近年來被廣泛采用，常用的有HEF4752，SLE4520，MA818，MA828，MA838和MITET公司研制的三相、單相PWM產生器SA828，SA838系列芯片。它們多與微處理器連接，完成外圍控制功能，但在系統(tǒng)構成上仍然較復雜。而INTEL公司近期推出的16位微處理器80C196MC，片內集成了一個3相波形發(fā)生器WFG（WaveFormGenerator），這一外設裝置大大簡化了產生同步脈寬調制波形的控制軟件和外部硬件，可構成最小單片機系統(tǒng)同時協(xié)調完成SPWM波形生成和整個系統(tǒng)的檢測、保護、智能控制等?；谏鲜鲈?，本文采用80C196MC來構成靜止逆變電源的控制電路。

280C196MC片內波形發(fā)生器WFG簡介

2.1WFG功能特點

80C196MC片內WFG有3個同步的PWM模塊，每個模塊包含一個相位比較寄存器、一個無信號時間（deadtime）發(fā)生器和一對可編程的輸出。WFG可產生獨立的3對PWM波形，但它們有共同的載波頻率、無信號時間和操作方式。一旦起動以后，WFG只要求CPU在改變PWM的占空比時加以干預。

WFG產生SPWM波形是在下列專用寄存器的控制下完成的。

（1）雙向計數(shù)寄存器WG－COUNT：16位雙向計數(shù)器，是產生輸出信號的時基發(fā)生器。每個狀態(tài)周期WG－COUNT改變一個計數(shù)值。用戶可對WG－RELOAD寄存器進行寫操作，而它的值周期地裝入到計數(shù)器中。

（2）重裝載寄存器WG－RELOAD：該寄存器實際包含一對16位寄存器，當讀或寫該寄存器時，訪問的是WG－RELOAD寄存器。寫到WG－RELOAD的值，被周期地（取決于操作方式）裝入到第二個寄存器。這后一個寄存器叫做計數(shù)器比較寄存器，它是WG－COUNT實際與之比較的時間寄存器。

（3）相位比較寄存器WG－COMPx：共有3個（X=1，2，3）可讀寫的16位相位比較緩沖器。每一個相位比較緩沖器有一個關聯(lián)的比較寄存器，它的值與每次計數(shù)后的WG－COUNT相比較。

（4）控制寄存器WG－CON：WG－CON是一個16位寄存器?？煽刂朴嫈?shù)方式及產生3個10位無信號時間（deadtime）。

（5）輸出控制緩沖寄存器WG－OUT：可用于選擇輸出引腳的輸出信號方式?？蓪γ總€引腳獨立定義有效狀態(tài)。

2.2WFG的基本工作原理

（1）WFG由時基發(fā)生器、相位驅動通道和控制回路組成：

①時基發(fā)生器為SPWM建立載波周期。該周期值取決于WG－RELOAD的值；

②相位驅動通道決定SPWM波形的占空比，可編程輸出，每個相位驅動器包含一個可編程的無信號時間發(fā)生器；

③控制電路用來確定工作模式和其它寄存器配置信息。

（2）時基發(fā)生器WG－COUNT有4種工作方式。當選通波形發(fā)生器工作時，根據(jù)所選擇的工作方式，作為時基發(fā)生器的WG－COUNT連續(xù)向上計數(shù)或向上/向下計數(shù)，每次計數(shù)時，WG－COUNT內容與計數(shù)比較寄存器的值作比較，當二者匹配時，按所選擇的工作方式產生相應操作。

中心對準PWM方式中，載波周期Tc=(4×WG－RELOAD)/Fxtal(μs)

不考慮無信號時間，輸出“有效”的時間Toutput=(4×WG－COMPx)/Fxtal(μs)。不考慮無信號時間，

　　占空比=（WGCOMPx/WGRELOAD）×100％

式中WGRELOAD——16位值；

Fxtal——XTAL1引腳上晶振頻率，MHz；