三相PWM集成控制器MA818的参数计算与设置

刘 彬

(辽宁石化职业技术学院，辽宁 锦州 121001)

三相PWM集成控制器MA818的参数计算与设置

刘 彬

(辽宁石化职业技术学院，辽宁 锦州 121001)

介绍了三相PWM集成控制器MA818的工作原理，并对MA818 的初始化寄存器和控制寄存器的各项技术参数进行了选择、计算与设置。

MA818 PWM控制 参数计算 参数设置

可产生三相脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制信号的大规模集成电路芯片MA8l8采用标准双列直插式40脚封装或44脚方形塑料封装。该芯片与SLE4520相似，是一种通用的可编程微机控制外围芯片，虽然它必须与微处理器配合使用，但微机的介入程度很低。MA8l8本身功能比SLE4520要强大的多，极其适用于控制绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)，广泛应用于三相PWM变频器中[1]。而MA818在逆变器中应用时，输出波形为纯正弦波，其载波频率、调制频率、脉冲延时时间及脉冲删除间隔等参数直接影响逆变器的工作状态，因此正确设置MA818的初始化寄存器和控制寄存器参数至关重要。

在此，笔者主要完成对三相PWM集成控制器MA818相关工作参数的计算与设置，实现逆变器PWM控制方便、工作安全、高效的目的。

1 MA818工作原理

MA818通过接收和储存微处理器命令，控制其内部EPROM读取调制波形，输出8个标准的TTL电平，驱动逆变器的6个功率开关器件。MA818可由软件设定其载波频率、调制频率、调制波幅值、过调制选择、最小脉冲宽度、死区时间和旋转方向。微处理器通过向初始化寄存器和控制寄存器输入命令字，初始化寄存器以确定与电机和逆变器有关的工作参数，控制寄存器用来控制PWM输出控制电机的启/停、加/减速及正/反转等[2]。

MA818由微处理器通过MOTEL总线接口控制，微处理器从MA818外部EPROM中直接读取调制波形，三角波载波频率可选，最高可以达到24kHz。MA818输出调制频率的可达4kHz，输出频率分辨率可精确到12位字长。其内部有用于接收并存储微处理器命令(控制字)的暂存器R0、R1、R2，虚拟寄存器R3、R4，24位初始化寄存器和24位控制寄存器。MOTEL总线接口的8位数据分3次分别送到3个暂存器R0、R1、R2中，然后数据送达24位寄存器。虚拟寄存器R3、R4用来控制数据从暂存器R0、R1、R3送到初始化寄存器或控制寄存器中，向R3传送数据的写指令控制数据从R0、R1、R3传送到控制寄存器，向R4传送数据的写指令控制数据从R0、R1、R3传送到初始化寄存器，具体的地址分配见表1。而产生的PWM脉冲序列调制波形由MA818从外部EPROM中直接读取，无需通过微处理器的辅助[3]。

表1 R0、R1、R2、R3和R4的地址分配

2 MA818的参数计算与设置

2.1初始化寄存器的设置

初始化寄存器用来确定载波频率、调制频率范围、脉冲延时时间、最小脉冲间隔和计数器复位。在此，笔者设定应用的主时钟频率为12.288MHz，则MA818具有的最大载波频率为24kHz，最大的输出调制频率4kHz，要求调制频率变化范围为0～250Hz，载波频率16Hz，最小脉冲间隔10.0μs，死区时间5.0μs。

2.1.1暂存寄存器R1

暂存寄存器R1的D2～D0位为3位载波频率选择字，载波频率是外部时钟K和分频比N的函数。N由R1的D2～D0位确定，具体见表2。

表2 D2～D0的N值

实际载波频率fc=K/(512×N)，依据设定参数可以计算出N=4，即R1中的D2～D0为010。

暂存寄存器R1的D7～D5位为调制频率范围选择字，调制频率范围是载波频率与系数M的函数。M由R1的D7～D5位确定，具体见表3。

表3 D7～D5的M值

实际调制频率fr=fc/384×M，依据设定参数可以计算出M=16，即R1中D7～D5为100。

2.1.2暂存寄存器R2

暂存寄存器R2的D5～D0位为脉冲延时时间选择字，脉冲延时时间是载波频率fc和参数pdy的函数。pdy的值由D5～D0位确定，具体见表4。

表4 D5～D0的pdy

实际的脉冲延时时间Tp=pdy/(fc×512)，依据设定的参数可以计算出pdy=15.4。为防止上下桥臂同时导通，取pdy=16，则对应R2的D5～D0为110000。此时实际脉冲延时时间为5.2μs。PWM输出信号与实际信号的时序如图1所示。

图1 PWM输出信号与实际信号的时序

2.1.3暂存寄存器R0

暂存寄存器R0的D6～D0位为脉冲删除间隔选择字，脉冲删除间隔是载波频率fc和参数pdt的函数。pdt由D6～D0位确定，具体见表5。

表5 D6～D0的pdt

实际的脉冲删除间隔Td=pdt/(fc×512)。在PWM输出端实际看到的最小脉冲宽度为Td-Tp，所以有Td-Tp=10.0μs，即Td=15.2μs。计算出pdt=Td×fc×512=46，即Td=15.0μs。则实际最小脉冲宽度为15.0-5.2=9.8μs。即R0中D6～D0位为1010010。

综上，初始化寄存器数据设定为：R0=11010010，当D7为0时，内部调制波相位计数器置零；R1=100xx010；R2=xx110000。

2.2控制寄存器的设置

24位控制寄存器用来控制调制波频率选择、正反转选择、调制波幅值选择、过调制选择及输出禁止选择等运行参数[4]。

调制选择控制字由R1的D3～D0位和R0的D7～D0位组成。将调制频率从零到最大分成4 096个相等的台阶，则实际调制频率fp的计算式为：

fp=(fr/4096)×pfs

式中pfs——为12位调制选择控制字的十进制数值。

当R1的D5位为0时，PWM输出将被关闭；当D5位为1时，PWM输出立即恢复。R1的D7位为正反转控制位。

调制波幅值选择控制字由R2的D7～D0决定，实际调制波幅值的百分比值Ap=A/255×100%，其中A为R2的D7～D0位的十进制数值。

R1的D6位为过调制选择位，当它为1时，调制波幅值将被控制在100%～200%范围内。控制程序运行中，控制寄存器中的数据将依据调制波频率和调制波幅值不断变化[5]。

3 结束语

MA818编程简单，其硬件电路只需配一片EPROM。MA818的载波频率、调制频率、调制波幅值、过调制选择、最小脉冲宽度、死区时间及旋转方向等工作参数，可由中央处理器通过向它写入控制字确定。在工程应用中，需要根据变频系统的设计要求，综合考虑变频器的调速、启停、反向、过载调节及加减速时间调节等技术参数。正确选择和计算MA818的相关参数并进行合理设置是MA818应用的关键，MA818的成功应用使逆变器PWM控制方便、工作安全、高效。

[1] 吴宏岐,秦少军.电主轴调速系统设计[J].信息技术,2001,(8):4～5.

[2] 刘颖鑫.基于单片机控制的逆变稳压电源[J].数字技术与应用,2011,(10):5.

[3] 张育军.SPWM专用控制器MA818及其在变频调速中的应用[J].国外电子元器件,2000,(5):13～15.

[4] 丁道宏.实用电源技术手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1999.

[5] 常国祥,王成元,刘岫岭,等.新型三相正弦波PWM控制器的设计[J].电力电子技术,2006,40(6):110～112.

ParameterCalculationandSettingforMA818Three-phasePWMIntegratedController

LIU Bin

(LiaoningPetrochemicalCollegeofVocationalTechnology,Jinzhou121001,China)

The working principle of MA818 three-phase PWM integrated controller was introduced and every technical parameters of MA818 controller’s initial register and control register were selected, calculated and set.

MA818, PWM control, parameter calculation, parameter setting

2016-01-17(修改稿)

TH865

A

1000-3932(2016)08-0846-03