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新型全数字SPWM波形发生器的设计与实现
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2009-08-27
张文
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本文介绍一种利用单片机、可编程逻辑器件CPLD 和波形存储器EPROM 组成基于DDFS技术的高精度、宽变频高载波、全数字SPWM 波形发生器。介绍SPWM 波形的数字计算方法以及采用CPLD 构成DDFS 控制器和波形存储器EPROM 实现的波形控制技术。
关键词：SPWM 波形 DDFS CPLD
SPWM 逆变器具有输出波形中低次谐波含量低、噪声小等优点，已为交流传动、UPS 系统或变频调压电源普遍采用，在允许的范围内提高载波频率是充分发挥脉宽调制优越性的努力方向，而提高PWM 数字信号的控制精度亦是改善输出波形质量的重要环节。
目前，实现产生SPWM 波形的电路有：（1）分立元件和集成运放构成的模拟控制电路；（2）专用模拟集成脉宽调制器，如SG3524、SG3526、TL494 等；（3）通常与八位或十六位单片微机配套使用的专用SPWM 数字信号发生器，如英国的HEF4752、荷兰的MKII、日本的MB63H110 以及西门子公司新颖的SLE4520 等；（4）用微机软件产生的数字SPWM 电路。其中，数控电路的抗干扰能力明显优于模拟控制电路；但专用的集成电路芯片控制信号载波频率较低，且频率固定。专用软件编程的方法，由于受微机字长、运算速度等因素的影响，在载波频率较低，控制精度不高的系统中用微机控制较为方便，在高载波宽频领域中R 可调整载波频率。
本文给出的高性能、高载频、宽变频的全数字SPWM 波形产生电路，采用单片机与可编程器件和波形存储器实现直接数字频率合成器（DDFS）产生载波频率高达40KHZ 以上脉宽控制精度为1us的SPWM 控制信号，采用直接数字控制DDFS 技术的操作速度仅为器件传输ns 级速度，可输出设定的不同载波比下高精度SPWM，而且用晶振产生时钟，频率准确稳定，频率分辩率高，具有极高的抗干扰能力。
关键词：SPWM 波形 DDFS CPLD
SPWM 逆变器具有输出波形中低次谐波含量低、噪声小等优点，已为交流传动、UPS 系统或变频调压电源普遍采用，在允许的范围内提高载波频率是充分发挥脉宽调制优越性的努力方向，而提高PWM 数字信号的控制精度亦是改善输出波形质量的重要环节。
目前，实现产生SPWM 波形的电路有：（1）分立元件和集成运放构成的模拟控制电路；（2）专用模拟集成脉宽调制器，如SG3524、SG3526、TL494 等；（3）通常与八位或十六位单片微机配套使用的专用SPWM 数字信号发生器，如英国的HEF4752、荷兰的MKII、日本的MB63H110 以及西门子公司新颖的SLE4520 等；（4）用微机软件产生的数字SPWM 电路。其中，数控电路的抗干扰能力明显优于模拟控制电路；但专用的集成电路芯片控制信号载波频率较低，且频率固定。专用软件编程的方法，由于受微机字长、运算速度等因素的影响，在载波频率较低，控制精度不高的系统中用微机控制较为方便，在高载波宽频领域中R 可调整载波频率。
本文给出的高性能、高载频、宽变频的全数字SPWM 波形产生电路，采用单片机与可编程器件和波形存储器实现直接数字频率合成器（DDFS）产生载波频率高达40KHZ 以上脉宽控制精度为1us的SPWM 控制信号，采用直接数字控制DDFS 技术的操作速度仅为器件传输ns 级速度，可输出设定的不同载波比下高精度SPWM，而且用晶振产生时钟，频率准确稳定，频率分辩率高，具有极高的抗干扰能力。
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