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CPLD在IGBT驱动设计中的应用

本文摘要:随着国民经济的大发展,变频调压装置的应用更为普遍。如何超越国外产品的垄断,成为坦率的课题。 在某种型号的大功率变频调压装置中,由于装置尺寸小,考虑到结构和风扇的条件,主板上的DSP产生的PWM信号必须在很长的距离内送到IGBT直流电源单元。

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随着国民经济的大发展,变频调压装置的应用更为普遍。如何超越国外产品的垄断,成为坦率的课题。

在某种型号的大功率变频调压装置中,由于装置尺寸小,考虑到结构和风扇的条件,主板上的DSP产生的PWM信号必须在很长的距离内送到IGBT直流电源单元。为了确保PWM信号传输的正确性和可靠性,必须解决以下问题:首先,在防止干扰问题的变频器工作时,IGBT的电源动作不会产生高频干扰信号的下一个问题是如何确保PWM信号的前后的质量,增加IGBT电源动作的过渡性1总体设计应该说,从启动电路到IGBT栅极和发射极的引线不应该短而完全一致。但是,随着变频调压装置功率的大幅度减小,装置的尺寸也在减小,风机条件拒绝更高。由于结构设计的各种原因,确实很难做到这一点。

DSP产生的PWM信号可以用串行方式和分段传输,但这两种方式各有特点。使用阶段性传输信号(即IGBT模块的电网控制端连接信号线),系统内部接线过多,短路困难,抗干扰性大幅度降低的情况下,使用多重化、多电平技术的变频装置很奇怪。利用串行方式,PWM信号的传输速度被介质大幅度允许。

目前,在众多传输介质中,光纤具有损耗低、频带长、轻量、不受电磁干扰等引人注目的优点。GI型光纤用LED制作光源时,传输速度约为140Mit/s,传输损失可忽视。IGBT的kt频率一般在15H以上,因此以异步串行方式高速传输PWM信号时,以光纤为传输介质是唯一的自由选择。在串行的PWM信号发送到IGBT的栅极控制端之前,必须将该信号转换为分段形式。

使用普通串/切换芯片可以构筑上述功能,但这些芯片的最低工作频率受到限制。例如,74166的最低工作频率为35兆克,对于现在普遍使用多重简化和多电平技术的变频装置,这个工作频率似乎有很小的限制。特别是在实时、快速拒绝非常低的马达控制领域,不可能以接收方式完成信号传输,因此接收方必须具有较强的数据流和容错能力。

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使用普通芯片时,不能使用一两个芯片完成上述功能。但是,由于CPLD具有很强的灵活性,包括128个宏观单元,最低工作频率约为16MHT(以CN77128为例),可以用一两个芯片完成比较简单的逻辑功能,CPLD和光纤的融合是解决问题的大功率变频器信号传输的最差自由选择。

系统信号流程图如图1右图所示。


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