基于DSP的超磁致伸缩换能器驱动电源设计

匹配滤波电路的主要作用是滤波、调谐和阻抗匹配。图中L1、C3构成LC低通滤波器，用以滤除逆变输出SPWM波中的高次谐波分量，而高频变压器具有电气隔离和调整电压比的作用。超磁致伸缩换能器工作时，主要是由绕制在超磁致伸缩棒周围线圈上的交变电流驱动，在交变电磁场的影响下，超磁致伸缩棒沿轴线方向做伸缩运动，示意图如下所示。对换能器作等效电路分析，超磁致伸缩棒的作用相当于在电路中又并联了一个电感，故换能器整体呈感性阻抗，故在电路中串联一个可调的匹配电容C4，此时匹配电容C4与交流线圈电感L应满足串联谐振关系：，其中f为换能器的谐振频率。

2．2 控制电路
控制电路包括DSP信号产生电路、隔离电路、驱动电路和反馈电路。
DSP信号电路产生用于控制逆变器的SPWM信号，同时完成频率跟踪和过流保护功能，DSP芯片TMS320F2812为其核心部件。TMS320F2812是32位的高性能微处理器，同时具有丰富的片内外设资源。关键是其众多外设中的事件管理器模块可方便的产生所需的SPWM波形。每个事件管理器中有PWM波形产生器和可编程死区产生器，最多可以同时产生八路PWM输出波形，并同时提供亓丁屏蔽的外部供电和驱动保护中断。这提高了系统的集成度与可靠性，且有利于系统性能和状态的监测。同时16个信道12位ADC可方便对反馈的电流信号进行采样，以完成频率跟踪和过流保护功能。
隔离电路对信号电路与功率电路进行电气隔离，采用的是单通道的高速光耦6N137，其中6N137的电源管脚旁0．1 μF的去耦电容应尽量选择高频特性好的电容，在此选钽电容，并尽量靠近6N137的管脚。驱动电路采用一款高速的单通道功率场效应管驱动芯片EL7104，其开关过程中的上升(下降)时间为10 ns，上升(下降)延迟时间为18 ns，完全可以工作在几十至几百千赫兹的开关频率下。隔离驱动电路设汁如下图4所示。