弧焊逆变电源(亦称弧焊逆变器)是一种高效、节能、轻便的新型弧焊电源。目前，采用igbt作为功率控制器件来提高功率主电路的控制性和稳定性，以8位或16位单片机作为控制核心进行焊接程序控制和焊接参数运算处理，提高了弧焊逆变电源的操作性。

　　数字信号处理器(dsp)的广泛普及和应用，为弧焊逆变电源控制系统的全数字化提供了必要的硬件和软件基础。

　　dsp与单片机性能比较分析

　　单片机 (mcu)广泛应用于家用电器、工业控制和智能终端，主要起控制作用。dsp可高速地实现过去由软件实现的大部分算法。表1 比较了典型单片机和dsp的性能指标。

　　与单片机相比，dsp的优势表现为：数据处理能力强、高运算速度、能实时完成复杂计算、单周期多功能指令、pwm分辨率高、更短的采样周期。

　　就目前技术现状，将dsp和单片机结合起来设计系统是一种很好的方法，充分发挥单片机控制能力强的特点和dsp强大数据处理能力和高运行速度的优势。从而提高弧焊逆变电源控制系统的精度和实时性，满足弧焊逆变电源更高的性能要求。

　　目前适用于弧焊逆变电源控制的dsp主要有ti公司的tms320c2000系列、adi公司的adsp2100系列、motorola公司的dsp56f800系列。下面以ti公司的16位定点tms320lf2407a为例说明dsp的结构，如图1所示。
由图1可见dsp的结构特征特别有利于在控制系统中应用，主要表现为：

　　改进的哈佛结构；流水线操作；采用硬件乘法器；快速的指令周期；tms320lf2407a的时钟频率达到40mhz，即指令周期为25ns，运算能力为40mips(每秒百万条指令)。芯片有一套专门为数字信号处理而设计的指令系统。指令集简化了数字信号处理过程；优化的事件管理模块和外围电路：从图1可见在dsp芯片中集成了a/d转换、大容量存储器、定时器、比较单元、捕获单元、pwm波形发生器、数字i/o口、spi、sci、can，其中4个通用定时器和12个比较单元的结合能产生多达16路的pwm输出，足以满足igbt主电路的驱动。

　　此外，tms320lf2407a具有快速的中断处理能力、数据指针的逆序寻址功能、硬件寻址控制以及多种节电模式等特有的性能，这些特性将有利于tms320lf2407a在弧焊逆变电源控制中的应用。

　　控制系统组成与工作原理

　　根据单片机和dsp的各自优势，我们选择了以单片机为上位机，dsp为下位机的弧焊逆变电源控制系统解决方案，如图2所示。

　　控制系统由单片机、dsp、键盘、显示、电弧电压和焊接电流采样系统、送丝控制系统组成，与以单片机为核心的控制系统相比大大简化了系统组成。

　　方案中的单片机采用winbond公司的w77e58，dsp为ti公司的tms320lf2407a。

　　在这一方案中单片机主要完成焊接程序控制和人机接口，因人机接口对速度要求是比较低的，对控制能力的要求较高，人机接口功能包括：焊接参数的给定及实时显示。

　　dsp主要完成采样信号的反馈运算及pwm脉冲序列的生成，dsp根据电弧电压和焊接电流的反馈量和单片机提供的给定值在dsp内部完成复杂的算术逻辑运算，输出适当宽度的pwm脉冲信号，经驱动放大后用于igbt栅级驱动，以控制电源的输出电流、电压，实现弧焊逆变电源的控制。单片机和dsp之间的通信由sci串行接口实现。

控制系统重要组成部分基本工作原理分述如下：

　　电流反馈

　　本系统采用零磁通霍尔元件电流传感器来检测电流，由于tms320lf240a的a/d输入信号范围为0~5v，因此，必须将霍尔元件输出的小电流信号首先变换为电压信号，再经放大滤波后进入a/d转换通道。

　　pwm输出和功率驱动

　　tms320lf240a的pwm发生电路可产生16路具有可编程死区和可变输出极性的pwm信号，有从0～16ms的可编程死区发生器控制pwm输出，可以避免产生短路而击穿功率器件。功率驱动采用变压器驱动。

　　保护功能

　　为了保证系统中功率转换电路及栅级驱动电路安全可靠地工作，tms320lf240a提供了pdpint引脚，利用它可方便地实现控制系统的过压、过流、欠压、过温等保护功能。

　　各种故障信号经光电隔离后输入到pdpint引脚，有任何故障状态出现时pdpint引脚被拉为低电平，此时dsp内定时器立即停止计数，所有pwm输出引脚全部呈高阻状态，现时产生中断信号，通知cpu有异常情况发生。整个过程不需要程序干预，全部自动完成，这对实现各种故障状态的快速处理非常有用。

　　控制系统特点

基于dsp从以下各个方面改善了弧焊逆变电源控制系统的技术指标：

　　设计方面
　
　　传统的单片机弧焊逆变电源控制系统其组成元器件较多，元器件易受损，从而增加了维修和维护的工作量；而基于dsp的弧焊逆变电源数字化控制系统元器件显著减少。

　　速度方面

　　基于dsp的弧焊逆变电源数字化控制系统充分发挥了单片机和dsp的优势，从而大大提高了控制系统的实时性。

　　精度、稳定性方面<