基于数字电位器AD5228三相独立可调信号源设计

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摘要：给出按钮式数字电位器ad5228在三相独立可调变频变压信号源中的应用实例。

关键词：数字电位器；AD5228；变压变频；三相独立调节信号源

引言

本文所研制的变频变压信号源利用按钮式数字电位器AD5228代替传统的机械电位器，改善了机械电位器的可调电阻不容易掌握，并且随着环境温度的变化和使用时间的延长，阻值波动较大等不足。本信号源为飞机发动机控制器系统研制，输出为三相四线制，相电压80V～180V±1．5V可调，频率300--403Hz±1Hz可调，波形为正弦波且失真度小于3％，功率为500W，输出三相电压及频率独立无级数字可调。

AD5228

AD5228是ADI公司的32位递增／递减数字电位器，由外部两个按钮式开关控制，内置自适应防抖功能电路，可有效的避免通常机械开关存在的触点颤动而产生的无效反弹，对触点闭合期间抖动不超过10ms的一般按钮开关都有适应性。

AD5228可以逐步增、减阻值或处于自动扫描模式。当简短地按下PU、PD时(不超过0．6ms)AD5228阻值改变一级。当长按超过lms时，自动扫描模式就会启动，阻值每秒变化4级。AD5228接口简单，引脚少，成本低，可完全替代机械电位器并且稳定性好，调节速度快。

注意：“按扭”特指触点开关或类似的开关，这种开关在触点闭合的过程中抖动时间不超过10ms。本信号源中选用KRS-3550触点开关。

当滑动端w位于电阻阵列最低端时W与B之间阻值会很小，这时就要考虑限流，是最大的电流脉冲不能超过20mA，否则有可能损坏内部元件。

使用AD5228同时注意上电顺序。由于AD5228内部接有静电保护二极管限制A、B、w加任何电压前都要先启用，否则，由于二极管是前向偏置的作用，就会被通电，有可能损坏电路中其他元件。同样，也应最后断电，理想的上电顺序是：GND、Voo然后是VA／WW，只要VAVBVw在VDD后上电，它们的先后顺序不重要。PU、PD可以为高电平或空置，但它们在上电期间应为低电平。

信号源设计

信号源框图示于图l。逆变电路的直流电源由交流市电整流滤波后提供；三相逆变电路由三个单相全桥逆变电路组成。单片机控制SA4828芯片，产生相位差为120度的三组SPWM信号，经6N137光耦隔离后，输入给驱动芯片IR2110，用六个IR2110来驱动三组单相逆变桥，使其输出三相SPWM电压信号，逆变桥的输出经过滤波电路滤波后，由变压器隔离输出给待检测设备；单片机对输出的相电压采样，经PID调节后输出修正后的控制信号给SA4828芯片，使电压稳定在给定的电压值；给定电压及频率值可由数字电位器AD5228控制变化，精确改变ADC0809输入量，进而送入单片机以控制输出较稳定的电压和频率值，此电路三相之间结构相互独立，具有很好的独立调节能力。

本信号源的硬件部分主要由主控电路板、三个单相全桥逆变电路板组成的组合式三相逆变电路板、隔离驱动板、LC滤波输出板、反馈电路板以及显示板和电源板。

数字电位器AD5228实现变频变压主控电路如图2所示，由于要求三相问可独立调节，并且要形成闭环控制，所以模数转换电路需要处理包括三路电压设定值，三路电压反馈值和一路频率设定值。为了确保各路之间的同步协调，本电路使用了ADC0809模数转换芯片，分时输出每路模拟量对应的八位二进制数给单片机，使之完成闭环控制功能。电压和频率的设定是由数字电位器AD5228完成的，其大小经过数模转换后输入给单片机，实现电压和频率的实时、稳定调节。SA4828芯片的ADO_AD7接至89C52单片机的P0口；SET／RIP引脚的输入是六路过压过流保护信号经过与非逻辑后的信号，一旦需要保护，SETI'RIP被置为高电平，封锁SA4828的SPWM脉冲驱动信号输出；SA4828的RPHB、YPHB、BPHB、RPHT、YPHT、BPHT为SPWM脉冲信号输出端，为了提高其驱动能力和对其进行一定的保护，在SPWM输出端加入了一级7407驱动芯片。电路中SA4828与ADC0809共用单片机的Po口进行数据的传递，主控电路通过单片机的P1．0口控制ADC0809和SA4828的分时使能。

组合式三相逆变电路板由三个单相全桥逆变电路组成，双极性SPWM控制。由于要求输出功率不大，而波形要求较高，快速开关器件有利于提高波形质量，信号源要求输出的变压范围为：50～180V，将三相分解为三组单相后，每一相的输出容量取200VA，这样其最大输出电流Io=200／180=1．1(A)。在计算逆变桥开关器件所通过的最大电流时还应该考虑后级LC滤波电路的无功电流，我们最终选用的LC滤波电路中的电容为9pF，工作中其最大无功电流Umax×wmax×C=180×2890×9×10-6(A)，则可求得逆变电路通过的最大电流为：

隔离驱动板选用高压浮动驱动集成模块IR2110来驱动逆变桥MOSFET器件，同时采用光耦6N317隔离前级

SPWM发生电路。

反馈电路采用有效值转换器AD736实现输出信号有效值的精确反馈。

采用两级LC滤波得到总谐波含量

单片机的主程序流程框图如图5所示，系统的电压取样电路采用高精度、低功耗的单片式有效值转换器AD737K芯片，将输出的电压经过AD737K转换成有效值，再经过A／D转换芯片转换为数字量输入给单片机，电压有效值与数字电位器AD5228输出值对应的给定值经过PID调节将修正后的控制字输入给SA4828，使输出电压保持在给定值处稳定。

结语

实验证明，组合式三相变压变频信号源能够在三相问相互独立调节的情况下满足指标要求。该信号源现已在西安海声航空技术有限公司投入使用。

参考文献：

1．刘畅生．张耀进等：新型集成电路简明手册及典型应用(上册)．西安电子科技大学出版社，2005

2．文生平，何和智，晋刚：智能型PWM运动控制器SA4828及其应用，广东自动化与信息工程．2001．2：17―19

2．陈道炼：DC-AC逆变技术及其应用．机械工业出版社，2003．