12位数模转换器MAX531在高频开关整流模块中的应用

2011-05-22 11:06:50来源: 互联网

1引言

本公司研制的DZW02型220V系列整流模块,广泛应用于电力电源系统中。通过全桥移相高频变换,采用高品质的D/A变换器——MAX531,解决了单片机与移相控制电路的接口问题,使整流模块的稳压精度达到≤0.1%的水平。

DZW02型整流模块的基本结构框图如图1所示。它由主电路、PWM控制电路、监控电路和辅助保护电路组成。其主电路由输入电网滤波电路、整流桥、有源功率因数校正(APFC)电路、DC/DC高频变换电路、输出整流滤波等电路组成。这里着重讨论单片机与PWM控制之间的接口电路12位D/A转换器MAX531的应用。

2D/A转换器

MAX531是美信集成产品公司生产的12位串行数据接口数模转换器,采用“反向”R-2R的梯形电阻网络结构。内置单电源CMOS运算放大器,其最大工作电流仅为260μA,具有很好的电压偏移,增益和线性度。内部运算放大器根据需要可配置成+1或+2的增益,也可作四象限乘法器。

2?1主要性能

主要性能如下:

——单/双工作电源;

——缓冲电压输出;

——内置2.048V电压基准;

——总不可调整误差(INL):±1/2LSB;

——灵活的输出电压范围:VSS~VDD;

——电源上电复位功能;

——具有菊花链连接的串行数据输出。

2.2管脚结构

MAX531采用14脚DIP封装,见图2,其引脚功能的详细说明见表1。

2?3工作原理

在芯片选择CS为高电平时,SCLK被禁止且DIN端的数据不能进入D/A,从而VOUT处于高阻状态。当数据串行接口把CS拉至低电平时,转换时序开始允许SCLK工作并使VOUT脱离高阻状态。数据串

图1整流模块原理框图

图2

图3

行接口将SCLK时钟序列传给SCLK,在SCLK的上升沿,16位串行数字输到DIN被锁入12位移位寄存器,其中高4位(MSB)移入DOUT寄存器,此时D/A以菊花链连接才能用到。在CS上升沿时,12位移位寄存器的数据进入DAC寄存器,从而更新DOUT,其12位数据的固定转换时间约25μs。

MAX531输入数据以16位为一个单元,因此需要两个写周期把数据存入DAC。在上电时内部复位电路迫使DAC寄存器复位成000H。当DAC在系统不用时,通过设置合适的代码使其功耗最小。例如:在双极性模式带阻性负载时,把DAC代码设置为中间值800H。如果无负载,把DAC设为000H,使REFOUT的内部电流最小。此时,REFIN为高阻态,内部运算放大器工作电流为最小值。

3硬件设计

如图4所示,在电力电源整流模块的DC/DC变换控制部分,输出电压采样信号、输出电流采样信号和电压调整控制信号通过PID调节器,发出控制信号到全桥移相PWM控制芯片UC3875的误差放大器的负端,此时UC3875发出相应的脉冲信号,经功率放大后控制IGBT的导通与截止,以决定高频变压器的通断状态,从而最终达到稳压目的。这里MAX531作为单片机与PID调节器之间的D/A数模转换接口电路,以实现单片机对电源输出电压的精确调整功能。表2为MAX531输入代码、输出电平和电源模块输出电压的对应关系表。

图4MAX531在电源中的典型接口电路

表2输入代码、输出电平与电源模块输出电压的对应关系

DIN(Hex) AOUT(V) OUTPUT(Vd.c.)
FFF -2.048 300
E00 -1.536 280
C00 -1.024 260
A00 -0.512 240
800 0 220
700 -0.256 210
600 -0.512 200
500 -0.768 190
400 -1.024 180
当单片机给D/A写入800H代码时,MAX531的输出(AOUT)为0V电压,整流模块输出(OUTPUT)220V直流电压;当写入的代码为FFFH时,AOUT为2.048V,OUTPUT为300V;当写入的代码为400H时,AOUT为-1.024V,OUTPUT为180V。在图4中,MAX531的电源为±5V,采用增益为+1的双极性输出(见表1)。这时数字从0至1的跳变电压为0.001V,满度跳变电压为±2.048V。

4软件设计

整流模块的系统软件包括:变量采样,电压控制,功能控制(均流、限流、开关机、过压过流保护、风扇等),故障查询,与上位机通讯,键盘处理,液晶显示等程序,其中D/A转换部分的电压控制程序是关键,它的可靠性和控制精度是整流模块其它控制功能的必要前提,其汇编程序清单如下:

INCLUDE(MOD51);相关寄存器定义

BUFFEQU6AH;暂存缓冲区首址

VJLHEQU70H;模块均流调整值(高8位)

VJLLEQU71H;模块均流调整值(低8位)

OUTVEQU6EH;输出电压(来自上位单片机)

OUTVFEQU6FH;输出电压微调(来自上位单片机)

DASCLKBITCT02;D/A串行输入时钟

DADINBITCT01;D/A串行输入数据

DACEBITCT03;D/A使能

DYTZ:MOVA,OUTVF;电压调整子程序

ADDA,VJLL

MOVBUFF+1,A;暂存D/A低4位

MOVA,OUTV

ADDCA,VJLH

MOVBUFF,A;暂存D/A高8位

CLRDACE;D/A开启

MOVR0,#8

MOVA,BUFF

CLRDASCLK;置SCLK为低电平

DYTZ1:RLCA;每次左移1位进入C

MOVDADIN,C;该位锁入D/A

SETBDASCLK;置SCLK为高电平

CLRDASCLK

DJNZR0,DYTZ1;高8位锁入D/A

MOVR0,#4

MOVA,BUFF+1

CLRDASCLK

DYTZ2:RLCA;每次左移1位进入C

MOVDADIN,C;该位锁入D/A

SETBDASCLK

CLRDASCLK

DJNZR0,DYTZ2;低4位锁入D/A

SETBDACE;关闭D/A

RET

5结语

电力高频开关电源已经达到相当成熟的地步,且控制方案层出不穷。我们在控制部分经过摸索和长期试验充分发挥了MAX531的高精度数模转换的特点,在实际应用中模块动态响应速度快,并机运行可靠性高,从而取得了较高的稳压精度和良好的负载效应,值得推广和应用。

关键字:转换器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0522/article_8955.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
转换器

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved