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弧焊逆变电源数字化控制系统设计解析
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2017-10-31
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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。
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。
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，TMS320LF2407A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。
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。
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。
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，TMS320LF2407A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。
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