| 三相正弦脉宽调制器SA838的应用
吴红星，邹继明，张武，李小鹏
(哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨15 0001)
摘要：由于交流变频调速越来越得到广泛应用，对高精度高集成度SPWM产生器的要求也就越来越高。文中就三相正弦脉宽调制器SA838的特点、功能以及参数设定作以说明，同时给出该芯片典型应用例子以供参考。
关键词；变频调速；高集成度；脉宽调制；微处理器
中图分类号TM921.5 文献标识码：C 文章编号：1001-6848(2000)03-0044-03
1橛述
随着电力电子技术的发展，通过改变供电频率来改变电机转速的变频调速由于其本身的高效性、调速范围宽等优点，越来越得到广泛的应用。SA838系列集成SPWM产生器能输出包含了波形、频率、幅值、旋转方向等信息。许多重要的运行参数，如：载波频率、最小脉宽、脉冲延迟时间，脉冲取消时间等，可在器件初始化时设置，所以要改变运行状况，只要改变软件即可。在硬件电路不便的情况下，通过设置改变波形参数，改变频率或逆变器的性能指标，其设置灵活方便，可大大的节约硬件成本。同类芯片还有SA868、SA828。
2 SA838的特点
(1)全数字化操作。通过微处理器很容易控制SA838，其全数字的PWM波形使电源波形实现********的精确和温度稳定。它直接从内部ROM中读取波形，只在改变运行参数时才需要微处理器的介入。
(2)与大部分微处理器兼容。SA838芯片作为一种标准的外设，可以受控于任何类型的微处理器或微控制器而几乎不需外加逻辑电路。SA838系列与MA828波形发生器引脚，功能兼容。两种标准的波形涵盖了大部分的应用。
(3)调制频率范围宽、精度高（12位），可满足大部分工业应用需要。
(4)可在软件中进行设置最小脉冲宽度和脉冲取消时间，这样即节约了硬件成本，又使修改灵活方便。
(5)载波频率****可到24kHz，可实现无噪声运行。
(6)在电路不便的情况下，通过修改控制暂存器参数，就可改变逆变器性能指标，驱动不同负载或工作于不同工况。
3技术参数
3.1引脚说明
SA838引脚说明如表1所示。
3.2极限参数
(1)电源电压VDD:7V。
(2)管脚电压：Vss -0.3V～VDD+O. 3V。
(3)管脚输入／输出电流：士lOmA。
(4)储存温度：一65～十125℃。
(5)工作温度：一40～+85℃。
4 SA838参数计算及设置
4.1初始化寄存器编程及设置
初始化寄存器内的数据被载入3个临时寄存器RO-R2，随后通过虚拟寄存器R4的写操作，最终输入24位的初始化寄存器。通过下列公式进行计算可到初始化寄存器状态。
FRS与M值的关系见表2，PDY字与K值的关系见表3，CFS与Ⅳ值的关系见表4，PDT与A值的对应值见表5，初始化寄存状态见表6。
4.2控制暂存器编程及设置
控制暂存器设置在初始化暂存器设置完成后进行，控制寄存器中的参数常常可在运行中根据需耍进行随时修改。控制暂存器内的数据被载入3个临时寄存器RO-R2，随后通过虚拟寄存器R3的写操作，最终输入24位的控制暂存器。OM为0；输出禁止为1，为O时输出关闭；正转时，正转／反转位F/R=0;并通过下列公式进行计算可到控制寄存器状态：
PFS取值为B值的2进制数，AMP取值为C值的2进制数。
4.3微处理器接口
SA828通过MOTEL复位总线与微处理器连接。接口总线可以自动调整为相应的MOTOROLA和INTEL接口总线格式。当AS/ALE为高时，内部检测电路可以锁定DS/RD状态。如结果为高，则选定INTEL方式；如果结果为低，则选定MOTOROLA方式。每当ASlALE为高电平时，如此执行1次。实际对于用户，这种选择方式很明显。
由于MOTEL总线限定为8-位，因此首先将数据存入RO、Rl、R2三个临时存储器，然后再输入指定的24-位寄存器。数据只有在被存入24位存储器后才有效。
将临时寄存器内的数据输入初始化寄存器或控制寄存器的过程是通过执行写入虚拟寄存器的写操作完成的。虚拟寄存器R3的写操作结果将RO、Rl、R2三个临时存储器，然后再输入指定的24-位寄存器。数据只有在被存入24位存储器后才有效。
将临时寄存器内的数据输入初始化寄存器或控制寄存器的过程是通过执行写入虚拟寄存器的写操作完成的。虚拟寄存器R3的写操作结果将RO、Rl、R2中的数据写入了控制寄存器。同时虚拟寄存器R4的写操作结果将RO、Rl、R2中的数据写入了初始化寄存器。因为R3、R4都不是实际的寄存器，所以写入任何数据都没关系，但一定要执行写操作，目的是完成写入初始他寄存器和控制寄存器的工作。
SA838寄存器地址见表8。
5典型应用
5.1原理与特点
SA838系列SPWM产生器可用于三相大功率变频调速系统，同时可用于大功率静止逆变电源，图1给出了SA838典型应用框架图，图中电网输入可以是单向也可以是三相交流电，其经过整流滤波得到高压直流，该直流经过三相逆变器得到三相交流电，以驱动三相感电动机。
此变频器的核心控制部件就是SA838波形产生器，外围电路相当简单。微处理器或者带有ROM和RAM的为控制器与SA838连接，进行初始化或改变运行参数。图中的显示和控制键盘部分可由普通芯片8155或8279组成，数据可以通过多个数码管或者液晶显示。
保护部分由电流反馈和快速关断组成，用来保护功率管和电路元件。过流保护是在主电路中加入检测电阻，检测电阻两端电压接到SA838的过流输入端，电阻大小可根据主电路的额定电流选用。快速关断电路是在紧急状态下从隔离驱动反馈的信号通过给SA838的SET TRIP置位实现快速关断PWM波形输出。
驱动与隔离电路可以用前期介绍的专用芯片2130或2110实现。SA838输出6踣TTL电平的SPWM波形，不能用来直接驱动MOSFET或IG-BT。SPWM信号可经过反向器给2130芯片，21 30经过处理输出6路信号可用来直接驱动功率管，实现隔离和驱动。
5.2应用注意事项
(1) SA838需要有外部时钟输入，时钟可以由CPU提供也可以用独立的时钟。外接独立时钟时可用12MHz或24MNz的卧式晶振，同时应尽量靠近SA838芯片。
(2)当用2130进行驱动隔离时，2130内部设置死区时间为2tis，所以到功率管上的PWM信号死区时间是SA838设置死区时间加上2ys。在分析谐波或精确分析损耗时应注意到这一点。
(3)当功率管距离驱动电路大于15cm时，建立用双绞线传送PWM信号。
(4)SA838输出PWM波形参数是通过软件设定的，所以要求程序有稳定的运行环境，去耦电容选择适当。启动时的频率加速需要自己进行计算编写。
（待续）
作者简介吴红星（1975-），男，硕士研究生，研究方向为电动机驱动与控制。
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