3.3SA4828芯片的控製功能

　　對SA4828芯片的控製是通過微處理器接口將數據送入內(nei) 部的兩(liang) 個(ge) 寄存器來實現的。它們(men) 是初始化寄存器和控製寄存器。　　

　　初始化寄存器用於(yu) 設定和電機及逆變器有關(guan) 的一些基本參數，這些參數在電機工作前就被初始化，並且在電機工作時一般不允許改變。

　　控製寄存器在電機工作過程中控製脈寬調製波的狀態，從(cong) 而進一步控製電機的運行，比如轉速，正/反轉，起動和停止等。通常在電機工作時寄存器的內(nei) 容經常被改寫(xie) 以實現對電機的實時控製。

　　由於(yu) 受到8位數據接口的限製，數據需首先讀入六個(ge) 臨(lin) 時寄存器R0、R1…R5中，這些數據隨即被送入相應的初始化寄存器或控製寄存器。新的數據隻有在寫(xie) 入對應的寄存器中時才能真正地發揮作用。

　　數據的傳(chuan) 送是通過寫(xie) 入虛擬寄存器的操作來實現的。如寫(xie) 寄存器R14是將初始化數據傳(chuan) 送到初始化寄存器中，寫(xie) 寄存器R15則是將控製數據傳(chuan) 送到控製寄存器中。 由於(yu) R14、R15並不是實際的寄存器，因此什麽(me) 數據被寫(xie) 入並不重要，往這裏寫(xie) 數據的操作才真正執行往初始化寄存器或控製寄存器中傳(chuan) 送數據的操作。

　　（1）初始化寄存器的編程

　　初 始化寄存器將確定如下參數：載波頻率，電源頻率範圍，脈衝(chong) 延遲時間，脈衝(chong) 取消時間，波形選擇，醫學治療儀(yi) 專(zhuan) 用變頻器的研製幅值控製，計數器複位（這個(ge) 功能 可使SA4828內(nei) 部將調製頻率計數器置為(wei) 0，此時禁止正常的頻率控製操作，每一相輸出占空比為(wei) 50％的脈衝(chong) ），軟件複位等。這些參數由相應的控製字確 定，而這些控製字在送到32位初始化寄存器之前，先要分別送到4個(ge) 8位寄存器R0、R1、R2和R3中。：

　　①載波頻率選擇

　　R0中的CFS字稱為(wei) 載波頻率選擇字，設n為(wei) 與(yu) CFS字相對應的十進製數，則實際載波頻率fc為(wei) ：fc=

　　式中fk為(wei) 外部時鍾頻率。

　　②輸出電源頻率範圍選擇

　　R0中的FRS字稱為(wei) 電源頻率範圍選擇字，設m為(wei) 與(yu) FRS字相對應的十進製數，則實際的輸出電源頻率fr範圍為(wei) ：fr=

　　③脈衝(chong) 延遲時間選擇

　　R2中的PDY字為(wei) 脈衝(chong) 延遲時間選擇字，設x為(wei) 與(yu) PDY字相對應的十進製值，則實際的脈衝(chong) 延遲時間Tpdy由下式確定：Tpdy=

　　④脈衝(chong) 取消時間選擇

　　R1中的PDT字為(wei) 脈衝(chong) 取消時間選擇字，設y為(wei) 與(yu) PDT字相對應的十進製值，則實際的脈衝(chong) 取消時間Tpdt由下式確定：Tpdt=

　　應該指出的是，由於(yu) 脈衝(chong) 延遲電路跟在脈衝(chong) 刪除電路之後，故輸出的PWM脈衝(chong) 的實際最小寬度將比設定的脈衝(chong) 取消時間為(wei) 窄，這個(ge) 實際的最小脈衝(chong) 寬度為(wei) TpdtTpdy。

　　⑤波形選擇

　　R3中的WS1、WS0兩(liang) 位用於(yu) 確定輸出的電源波形。波形可由具體(ti) 的數學表達式來表示。

　　⑥幅值控製（AC）

　　R3中的幅值控製位（AC）定義(yi) 了三相波形幅值的受控方式。當AC=0（芯片默認值）時，控製寄存器內(nei) 紅色相幅值，寄存器用於(yu) 控製所有三相調製頻率的幅值。而當AC=1時，采用三個(ge) 獨立的幅值寄存器分別控製對應相調製頻率的幅值。

　　⑦計數器複位（CR）

　　當R3中的計數器複位CR=1時，紅色相相位計數器設置為(wei) 0，此時禁止正常的頻率控製操作，每一相輸出占空比為(wei) 50％的脈衝(chong) 。

　　⑧軟件複位（RST）

　　R3中的RST=1時，將整個(ge) 芯片複位為(wei) 初始化默認狀態，它的效果與(yu) 硬件複位腳RST等同。

　　（2）控製寄存器的編程

　　控製寄存器是一個(ge) 48位寄存器，控製寄存器的數據以8位為(wei) 一個(ge) 單元分別讀入臨(lin) 時寄存器R0～R5中，然後通過寫(xie) 虛擬寄存器R15將R0～R5中的數據

　　圖4SA4828的內(nei) 部調製波形

　　（a）正弦波（b）基波加三次諧波（c）帶有死區的基波加三次諧波

　　①電源頻率選擇

　　輸出電源頻率可在最大電源頻率範圍內(nei) 線性地調節，它由一個(ge) 16位的電源頻率選擇字“PFS”決(jue) 定，整個(ge) 電源頻率範圍被劃分為(wei) 65536等分。由於(yu) PFS字跨 越兩(liang) 個(ge) 臨(lin) 時寄存器R0、R1，所以當改變輸出電源頻率時，必須在寫(xie) 虛似寄存器R15之前同時刷新這兩(liang) 個(ge) 臨(lin) 時寄存器的值。

　　電源頻率fp由下式決(jue) 定：fp=Pfs

　　式中：Pfs為(wei) 16位PFS選擇字的十進製值。

　　②電源幅值選擇

　　輸出電源的幅值正比於(yu) 內(nei) 部ROM中的采樣值和8位幅值選擇字（RAMP、BAMP、YAMP）的值。幅值的百分比計算公式如下：APOWER=100％

　　式中：A為(wei) 8位幅值選擇字的十進製值。

　　值得注意的是，初始化寄存器中的幅值控製位（AC）決(jue) 定了紅色相幅值寄存器的值是否用於(yu) 控製所有的三相輸出幅值。

　　③正/反轉選擇

　　三相PWM輸出的相位決(jue) 定於(yu) R2中的F/R選擇位：

　　F/R=0正轉相序為(wei) 紅黃蘭(lan) ；

　　F/R=1反轉相序為(wei) 蘭(lan) 黃紅。

　　在正反轉切換時，輸出波形仍保持連續。

　　④輸出禁止選擇

　　當R2中的輸出禁止位（INH）有效（為(wei) 1）時，所有的PWM輸出變為(wei) 低電平狀態，而芯片內(nei) 部其他操作並不受影響。該位被釋放後所有的輸出立即恢複原狀。

　　需要注意的是，輸出禁止電路在脈衝(chong) 刪除和脈寬延遲電路之後，因此在輸出禁止的初期有可能產(chan) 生一些過窄的脈衝(chong) 。

　　3.4SA4828芯片編程實例

　　本例的變頻器采用12.288MHz時鍾。初始化寄存器設計的具體(ti) 參數如下：

　　載波頻率3kHz

　　電源頻率15Hz

　　脈衝(chong) 取消時間10μs

　　脈寬延遲時間5μs

　　電源波形抑製了三次諧波的波形

　　幅值控製三相幅值對稱

　　（1）初始化寄存器編程實例

　　①設定載波頻率由fc=得2n==8

　　則n=3R0中的CFS字為(wei) 011H

　　②設定輸出電源頻率範圍由fr=2m得2m==2

　　則m=1，R0中的FRS字為(wei) 001H。

　　③設定脈寬延遲時間由Tpdy==5μs

　　可得x=64－ （Tpdy×fc×512）=56.32

　　取整數56，則R2中的6位PDY字為(wei) 111000H

　　④設定脈衝(chong) 取消時間

　　由於(yu) 實際輸出PWM脈衝(chong) 的最小脈寬為(wei) TpdtTpdy，所以在設定最小脈衝(chong) 取消時間時，應加上脈寬延遲時間。

　　因此在本例中實際最小脈衝(chong) 寬度應為(wei) 10μs＋5μs=15μs由Tpdt=

　　可得y=128－ （Tpdt×fc×512）

　　=128－（15.2×10－6×3×103×512）

　　≈104.65

　　取整數104，則R1中的PDT值為(wei) 01101000H

　　⑤設定波形選擇，幅值控製等

　　選 擇輸出波形為(wei) 基波加三次諧波，故WS1=0，WS0=1，無用戶輸出選擇，故OPT1=0， OPTO=0。設定幅值控製位AC=0，選擇三相平衡幅值控製方式，正常工作時計數器複位和軟件複位均無效，故 CR=RST=0。所以R3中的二進製代碼為(wei) 00000001。綜上所述，初始化寄存器中：

　　R0=0010001123H

　　R1=0110100068H

　　R2=0011100038H

　　R3=0000000101H

　　（2）控製寄存器編程實例

　　根據治療儀(yi) 控製的具體(ti) 要求，變頻器輸出頻率最高不超過10Hz，相應電機轉速為(wei) 280r/min。由於(yu) 輸出頻率需要隨時調整，利用80C196KC單片機的 模擬量輸入通道CH0，輸入經5.1kΩ電阻和10kΩ電位器將＋5V電源電壓分壓後提供的電壓信號。80C196KC的模擬量轉換為(wei) 10位精度，給分壓 電位器提供的最高電壓約3.3V左右，采樣碼為(wei) 680。由於(yu) SA4828的輸出電源頻率精度為(wei) 16位，必須將10位采樣值左移6位，然後將其低位送入臨(lin) 時 寄存器R0，高位則送入R1。

　　由於(yu) 采用VVVF控製，幅值與(yu) 電源頻率成正比，可得頻率設定電位器的采樣值，A×15/50，再右移2位後送入臨(lin) 時寄存器R3。由於(yu) 采用三相平衡幅值，R4、R5可以不賦值。

　　輸出禁止無效，故INH=0，正反轉F/R是周期性改變的，開始半擺為(wei) 正轉，F/R=0，故R2=0，以後每次要改變方向時，將R2的D0位取反即可。

　　擺幅控製則可通過一隻10kΩ電位器將＋5V電源電壓分壓後送入80C196KC的模擬量輸入通道CH1實現。

　　4治療儀(yi) 控製功能的實現

　　4.1失速控製

　　通過將SA4828的最高調製頻率設定為(wei) 10Hz，其轉速為(wei) 280r/min，稍高於(yu) 250r/min，留有一定的調節餘(yu) 量。

　　4.2擺幅控製

　　當電機以最高轉速250r/min旋轉時，經1/50減速器後，轉速為(wei) 5r/min=1800°/min=30°/s。100°/（30°/s）=3.33s。200°/（30°/s）=6.67s。若以100ms為(wei) 控製周期，則全擺幅周期T為(wei) ：T=67×

　　式中：t為(wei) 擺幅輸入采樣值；

　　f則為(wei) 轉速輸入采樣值。

　　剛 開始的第一次擺動應從(cong) 中間開始正轉，故T1=T/2。經過以上處理，就將位置控製變成了定時時間控製，不僅(jin) 省去了不易調整的位置開關(guan) ，也使轉速及擺幅的控 製方便多了。通過兩(liang) 隻電位器就可實現快速、便捷的控製。停車時，由操作人員根據目測，到中心位置時按下轉/停開關(guan) 即可準確停車，且每次轉動時均從(cong) 中心位置 開始正轉半幅，然後全幅往複運行。由於(yu) 通過SA4828實現了0Hz直流製功，即實現了準確停車，又不會(hui) 將電機製動時產(chan) 生的再生能量反饋回直流環節的極性 電容，避免了泵升電壓的產(chan) 生。

　　5結論

　　（1）用SA4828設計的變頻器，接口簡單，功能強，控製精度高，使用方便，能構成高性能的變頻調速係統，SA係列PWM控製器在變頻調速領域具有很好的應用前景。

　　（2）16位單片機控製提高了係統的智能化，控製速度快，係統性能改變方便，控製、保護、人機界麵功能強。

　　（3）通過在醫學治療儀(yi) 上的實際應用證明，變頻控製係統工作安全可靠，頻率控製精度及穩定度高，輸出諧波含量小，低速運行特性好，起動轉矩大，停車準確、迅速。轉速及擺幅調節極其方便。作為(wei) 特殊應用的專(zhuan) 用變頻器設計，具有推廣價(jia) 值。

WS1	WS0	波形
0	0	正弦波（默認值）
0	1	三次諧波（諧波送加）
1	0	帶死區的三次諧波
1	1	留給用戶波形

	7	6	5	4	3	2	1	0
R0	FRS2	FRS1	FRS0	×	×	CFS2	CFS1	CFS0
R1	×	PDT6	PDT5	PDT4	PDT3	PDT2	PDT1	PDT0
R2	×	×	PDY5	PDY4	PDY3	PDY2	PDY1	PDY0
R3	RST	CR	AC	OPT1	OPT0	×	WS1	WS0

表1SA4828管腳說明

引腳	名稱	類型	功能	引腳	名稱	類型	功能
1	AD3	I	地址/數據複用	15	BPHB	O	藍色相，下電源開關(guan)
2	AD4	I	地址/數據複用	16	VSS	P	電源負極（0V）
3	AD5	I	地址/數據複用	17	BPHT	O	藍色相，上功率開關(guan)
4	AD6	I	地址/數據複用	18	YPHT	O	黃色相，上功率開關(guan)
5	AD7	I	地址/數據複用	19	SETTRIP	I	置輸出斷開
6	WR	I	寫(xie) 選通	20	RPHT	O	紅色相，上功率開關(guan)
7	RD	I	讀選通	21	WSS	O	同步波形采樣
8	ALE	I	地址鎖存選通	22	ZPPR	O	過零脈衝(chong) （紅色相）
9	RST	I	硬件中斷	23	RS	I	寄存器選擇
10	CLK	I	時鍾輸入	24	MUX	I	總線選擇
11	CS	I	片選	25	VDD	P	電源正極
12	TRIP	O	關(guan) 斷狀態	26	AD0	I	地址/數據複用
13	RPHB	O	紅色相，下功率開關(guan)	27	AD1	I	地址/數據複用
14	YPHB	O	黃色相，下功率開關(guan)	28	AD2	I	地址/數據複用

	7	6	5	4	3	2	1	0
R0	PFS7	PFS6	PFS5	PFS4	PFS3	PFS2	PFS1	PFS0
R1	PFS15	PFS14	PFS13	PFS12	PFS11	PFS10	PFS9	PFS8
R2	×	×	×	×	×	×	INH	F/R
R3	RAMP7	RAMP6	RAMP5	RAMP4	RAMP3	RAMP2	RAMP1	RAMP0
R4	BAMP7	BAMP6	BAMP5	BAMP4	BAMP3	BAMP2	BAMP1	BAMP0
R5	YAMP7	YAMP6	YAMP5	YAMP4	YAMP3	YAMP2	YAMP1	YAMP0