一种DSP与CPLD结合实现电流型有限双极性PWM输出的方法及系统

摘要

本发明提供了一种DSP与CPLD结合实现电流型有限双极性PWM输出的方法及系统，通过DSP取得焊接电源的输出量电流、电压，与面板所设定的各种参数进行分析、比较和运算，将运算结果发送给CPLD，由CPLD输出四路符合时序要求的有限双极性的PWM信号，同时DSP送出一个计算所得的模拟量，与变压器原边电流信号进行比较后送给CPLD，由CPLD判断是否切断当前脉冲的输出，从而实现了电流型有限双极性PWM输出功能。与现有技术相比，本发明具有电路简单、无需调试和控制精确度高的优点，本发明频率、死区等无需人工调节，不随元器件的误差而变化，降低了电路及人工成本，而且由于不再用专门的电路及不需要人工调试，降低了设备成本。

说明书

技术领域

本发明属于焊机焊接电源技术领域，具体涉及的是一种DSP与CPLD结合 实现电流型有限双极性PWM输出的方法及系统。

背景技术

目前焊机的焊接电源为了保证焊接过程的稳定性，通常采用多路双极性 PWM信号输出，其需要采用专门的电流型控制PWM芯片产生PWM信号，然 后再将两路PWM信号通过一些复杂的电路进行堆积，才能产生四路的有限双 极性PWM信号。这种方式存在电路复杂、调节难度大和控制精确度差的缺点， 而且采用专门的电流型控制PWM芯片，还会增加电路的成本，也不便于系统 的升级。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种DSP与CPLD结合实现电流型有限双极 性PWM输出的方法及系统，以解决目前焊接电源在实现电流型有限双极性 PWM输出时，存在电路复杂、调节难度大和控制精确度差的缺点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种DSP与CPLD结合实现电流型有限双极性PWM输出的方法，包括步 骤：

A、DSP根据来自焊接电源的实时反馈电流和反馈电压值，以及来自焊机 操作面板的操作指令，每间隔25us进入一次中断服务程序；

B、DSP进入中断服务程序后，采样电流电压值，并计算出动态比较点电 压和PWM的数值；

C、比较器将所述动态比较点电压与来自焊接电源逆变器的变压器原边电 流信号进行比较，并将比较结果输出到CPLD；

D、CPLD根据PWM的数值信息，输出四路有限双极性的PWM信号，然 后根据来自比较器的比较结果，判断是否中止PWM当前脉冲的输出。

优选地，步骤B包括：DSP进入中断服务程序后，采样电流电压值，并根 据当前工作状态计算出动态比较点电压，然后将该比较点电压通过D/A转换后 输出一个模拟量电压到比较器。

优选地，步骤B包括：DSP进入中断服务程序后，采样电流电压值，并根 据面板设定的焊接方式计算出PWM的数值，然后将该PWM的数值输入到 CPLD。

优选地，所述DSP通过串行通信的方式将计算的PWM数值发送到CPLD。

优选地，步骤D中：所述CPLD根据PWM的宽度信息，输出四路有限双 极性的PWM信号。

另外，本发明还提供了一种DSP与CPLD结合实现电流型有限双极性PWM 输出的系统，包括：

一DSP，用于获取焊接电源的实时反馈电流和反馈电压值，以及获取焊机 操作面板的操作指令，并在每间隔25us进入一次中断服务程序，且在进入到中 断服务程序后，计算出动态比较点电压和PWM的数值；

一比较器，用于对来自DSP的动态比较点电压和来自焊机的变压器原边电 流信号进行比较；

一CPLD，用于根据来自PWM的数值对应送出四路有限双极性的PWM信 号，并根据来自比较器的比较结果确定是否中止PWM当前脉冲输出。

本发明通过DSP取得焊接电源的输出量电流、电压，与面板所设定的各种 参数进行分析、比较和运算，将运算结果发送给CPLD，由CPLD输出四路符 合时序要求的有限双极性的PWM信号，同时DSP送出一个计算所得的模拟量， 与焊接电源逆变器的变压器原边电流信号进行比较后送给CPLD，由CPLD判 断并实现是否切断当前脉冲的输出，从而实现了电流型有限双极性PWM输出 功能。与现有技术相比，本发明具有电路简单、无需调试和控制精确度高的优 点，本发明频率、死区等无需人工调节，不随元器件的误差而变化，降低了电 路及人工成本，而且由于不再用专门的电路及不需要人工调试，降低了设备成 本。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明DSP的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1所示，图1为本发明的电路原理框图。本发明实施例中提供了 一种DSP与CPLD结合实现电流型有限双极性PWM输出的系统，其主要针对 目前焊接电源在实现电流型有限双极性PWM输出时，存在电路复杂、调节难 度大和控制精确度差的缺点。

其中本系统主要包括有DSP（数字信号处理器）1、CPLD（可编程逻辑芯 片）2和比较器3。本系统利用DSP的运算能力及CPLD的快速响应能力，通 过软件编程实现焊接电源控制所需要的电流型有限双极性PWM输出。

DSP通过焊接电源获取实时的反馈电流和反馈电压，以及通过焊机操作面 板获取相应的用户操作指令或参数，对应进行数字信号处理分析，根据分析处 理结果产生比较点电压输出到比较器3，产生PWM数值输出到CPLD。

需要说明的是很多程序在DSP中运行，实现本发明的定时中断服务程序只 是其中的一个部分，25us是这个定时中断服务程序的运行周期，也就是说定时 器25us时间到就必须先打断其他程序的运行，优先运行这个定时中断服务程 序，这个程序运行结束后，然后再接着运行原来正在运行的程序，而此处25us 的周期是根据所选用的DSP的运算速度及所作运算的实时性要求而确定的。

DSP进入中断服务程序后，采样电流电压值，DSP把当前的电流和电压值 读进去，也就是把上述的实时反馈电流和反馈电压值读进去，然后计算出动态 比较点电压和PWM的数值，PWM的数值指的是DSP输出的PWM脉冲的宽 度，它起的作用是：为了达到设定的电流或电压输出，根据焊接设备负载的变 化相应的调整PWM脉冲的宽度。

比较器对来自DSP的动态比较点电压和来自焊机的变压器原边电流信号 进行比较，并将比较结果发送给CPLD；而CPLD则根据PWM的宽度对应送 出四路有限双极性的PWM信号，并根据来自比较器的比较结果确定是否中止 PWM当前脉冲输出。如果比较结果动态比较点电压小于焊接电源逆变器的变 压器原边电流信号电压，则中止PWM当前脉冲的输出，否则不中止。

本发明还提供了一种DSP与CPLD结合实现电流型有限双极性PWM输出 的方法，其包括步骤如下：

A、DSP根据来自焊接电源的实时反馈电流和反馈电压值，以及来自焊机 操作面板的操作指令，每间隔25us进入一次中断服务程序；

B、DSP进入中断服务程序后，采样电流电压值，并计算出动态比较点电 压和PWM的数值；

如图2所示，图2为本发明DSP的工作流程图。

DSP每间隔25us进入一次中断服务程序，实现一个控制周期；进入中断服 务程序之后对采样的反馈电流、反馈电压，以及输入的自焊机操作面板的操作 指令进行A/D转换处理，将其由模拟量转换成数字量，以获得电流、电压的数 字量；接着则对获取的电流、电压数字量进行滤波处理。

DSP根据滤波后的电流、电压数字量以及当前工作状态计算出动态比较点 电压，然后将该比较点电压通过D/A转换后输出一个模拟量电压到比较器。

之后DSP根据采样的反馈电流、电压值，以及根据面板设定的焊接方式计 算误差，并判断焊接方式是否为平特性（即电压稳定，电流变化大）；如果是 平特性，则采用平特性控制算法，计算出PWM的数值；如果焊接方式不是平 特性，则采用降特性控制算法（即恒流，在焊接时电流稳定，电压波动大）计 算出PWM的数值。

接着则通过串行通信的方式将计算出的PWM数值发送到CPLD。

C、比较器将所述动态比较点电压与来自焊接电源逆变器的变压器原边电 流信号进行比较,并将比较结果输出到CPLD；

D、CPLD根据PWM的宽度信息，输出四路有限双极性的PWM信号，然 后根据来自比较器的比较结果，判断是否中止PWM当前脉冲的输出，之后则 退出本次中断、等待下次中断，最终结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。