SA828在航空电源中的应用 在航空电源中的应用 阐述了以SA828为核心组成的航空逆变电源的设计，通过对SA828生成SPWM信号的原理进行分析，详细讨论 了硬件和软件的设计方法。功率为4kW的样机证明，效果良好。 1 引言 航空电源一般都是将直流或交流（380V/50Hz）电逆变成交流115V/400Hz电源，以供雷达、飞机等设备使用。完成该变换 的方法有多种，但由于其生成SPWM信号较复杂，造成航空逆变电源的整体性能下降，并易出现变压器偏磁和输出谐波含量 大的缺陷。而采用大规模数字集成芯片SA828，通过单片机与SA828的接口生成SPWM信号，则不需改变外围电路就能重新 设置载波频率、调制频率、死区时间，从而减小了硬件开发周期，使生成信号简洁可靠，避免了分立元器件的离散性，提高了 输出波形的品质因数。它克服了HEF4752调制频率低，SLE4520单边调制产生波形不对称的缺点，是SA818、SLE4520、 HEF4752等波形发生器的理想替代品。 2 系统结构与信号生成 2．1 原理结构图 系统结构如图1所示。主电路主要完成整流逆变功能。不可控整流电路对输入电网电压直接整流，通过LC滤波电路，产生平 滑的高压直流。逆变电路采用SPWM，滤除高频谐波，经变压器隔离，输出理想正弦波。电压、频率信号通过A/D转换后，数 据经CPU处理，送到SA828控制寄存器，产生SPWM信号，通过改变SA828控制寄存器输出，实现调频调压的功能。 2．2 SA828功能简介 图1 系统原理框图 SA828是MITEL公司近年来推出的三相SPWM电机控制数字集成芯片，它可以实现全数字化三相逆变器所需要的6路SPWM 控制信号，属于规则采样双边调制波，很适合用于输出为正弦波的逆变电源。该芯片双列直插式28引脚如图2所示。该系列有 SA828－1、SA828－2两种型号产品，有关寄存器各状态位的功能以及各寄存器的使用方法参阅文献[1]。基准正弦是存储在 SA828内部的ROM正弦表。当写完初始化数据后，立即生成0°－90°的正弦波。该正弦波通过相位与控制逻辑拓展形成三相6 路SPWM信号。该信号再经过取消窄脉冲电路，送到脉冲延迟电路，生成死区时间，然后送到各引脚出口。于是由内部硬件 直接产生SPWM信号，这样保证SPWM信号生成的可靠性。 2.3 硬软件设计 图2 SA828引脚示意图 采用AT89C51单片机与SA828配合来生成SPWM信号，这样外围的硬件结构比较简洁。由于ADC0809片内无时钟，单片机 时钟为12M，从ALE引脚输出为4分频后满足ADC0809对时钟频率的要求。对电压和频率调节的处理采用中断方式，当启动 ADC0809后，由IT1来捕获中断信号，经8个时钟周期后，转换结束，CPU取走存入ADC0809内部三态锁存器中的数据。 SA828的SETTRIP为外部故障电路的输出端，一旦任意一电路出现故障时，保护电路对SA828的6路SPWM信号进行封锁， 这样能很快封锁驱动信号，保护功率单元器件。整个核心硬件原理图如图3所示。 

2．4 关键参数的设置 图3 硬件原理图 载波频率的设计关系到滤波电路体积大小、功率模块损耗及输出波形品质。为了上下兼顾，取载波频率 fCARR=11．7kHz，由式（1）得则n=2，为了满足频率可调（400±30Hz），调制频率下限为零，只需设置最高即可，若 m=16，由式（2）调制频率范围为0～488．2Hz。 fCARR= （1） fRANGE= ×m（2） 式中：K为系统时钟； fCARR为载波频率； fRANGE为调制频率范围； m的范围为2（0－6）； n为分频比，与SA828寄存器R1的载波频率选择字CSS状态位相对应，其范围为2（0－5）。 死区时间tpdy是为了避免上下臂直通而设置的延迟时间，其关系如图4所示。有些窄脉冲可能引起功率管来不及开通，却要 立即关断，因而设置脉冲取消时间tpd。输出SPWM信号与脉冲取消时间tpd如图5所示。脉冲取消时间tpd=输出最小脉宽＋ tpdy；例如，输出最小脉宽为4μs，tpdy=4μs时，则tpd=8μs。完成初始化编程后，其中R0、R1、R2三寄存器状态为D0H、 81H、28H。 图4 脉冲死区时间 

图5 脉冲取消时间 SA828的初始化程序为 MOV DPTR ，＃0FD00H MOV A ，＃0D0H ；8μs MOVX @DPTR ，A INC DPTR MOV A ，＃81H ；11．7kHz，488Hz MOVX @DPTR ，A INC DPTR MOV A ，＃28H ；4μs MOVX @DPTR ，A INC DPTR INC DPTR MOVX @DPTR，A ；R4 对调压调频的控制，为了简化程序算法，缩短软件时间开销，采用查表的方式。其A/D转化的数值作为查表的地址。对于频 率地址，首先对采样数据进行压缩后，满足所有数据在（350～488）Hz范围内，并使之在（370～430）Hz内具有良好的线 性度和可调精度。调压调频根据式（3）、（4）进行计算。 fpower= ×pfs（3） 式中：fRANGE为频率采样值； pfs为SA828寄存器R1的调制频率选择字。 APOWER= ×100％（4） 式中：APOWER为电压采样值； A为SA828寄存器R2的调制波幅值选择字。 控制寄存器的程序为 MOV A，32H；频率相对地址 MOV DPTR，＃0700H；频率低位首地址 MOVC A，@A＋DPTR；频率低8位数据 MOV DPTR，＃0FD00H MOVX @DPTR，A；置SA828R0数据 MOV A，32H；频率相对地址 MOV DPTR，＃0800H；频率高位首地址 MOVC A，@A＋DPTR；频率高8位数据 MOV DPTR，＃0FD01H 

MOVX @DPTR，A；置SA828R1数据 MOV A，30H；电压相对地址 MOV DPTR，＃0600H；电压首地址 MOVC A，@A＋DPTR；电压数据 MOV DPTR，＃0FD02H MOVX @DPTR，A；置SA828R2数据 MOV DPTR，＃0FD03H MOVX @DPTR，A；送控制字R3 3 实验结果 根据上述设计方法制作4kW实验样机1台。其中直流滤波电感为6mH，为了提高产品的可靠性，逆变模块采用富士6单元 IPM6MBP50RA120，输出逆变滤波电感为800μH，电容为20μF，输出变压器变比为250/200。输出波形如图6所示，纵坐标 50．0V/格；横坐标500．0μs/格。具体指标如下： 输入三相 380（1±10％）V50Hz 输出三相 115（1±10％）V（400±30）Hz 输出容量4kW，过载120％，立即保护 电压稳定度≤1％ 三相电压平衡度≤1％ 频率精度≤1‰ 三相相位差（120±2）° THD≤2．5％ 4 结语 图6 115V/400Hz输出波形 用SA828生成SPWM信号，程序简单，波形一致性好，采用全桥电路，无需附加偏磁电路，与智能模块IPM相配合，是制作 电机控制和小功率正弦波逆变器的理想选择芯片。