利用CPLD设计逆变器的控制电路
随着对逆变器控制功能、可靠性、成本和制造效率要求的不断提高，F240的硬件资源变得越来越紧张，包括需要较多的数字量I/O接口、需要进行外部总线的扩展以及实现可靠的逆变器保护功能等。这些扩展功能固然可以由各种分立的数字电路的组合来实现，但是这种传统的设计方法存在电路复杂、可靠性低、缺乏灵活性、不利于调试和维护等缺点。
由于CPLD可以十分方便地设计实现组合逻辑和时序逻辑电路，因此完全能够胜任逆变器控制电路设计中对F240外围电路和功能扩展的需要，从而大大提高逆变器控制电路的设计水平。在采用CPLD后，逆变器控制系统中原总线逻辑与扩展、数字量的输入输出以及运行状态监视和保护的数字部分等都可由CPLD来实现，整个系统可以简化成图2所示的形式。
通过与图1的对比不难发现，由于CPLD可集成实现很多功能，其使用对逆变器控制电路设计的改善主要表现在：
(1)F240的外部总线结构十分简洁，加和CPLD的引脚和功能都可以根据PCB板布线的实际情况和要求灵活地进行配置，这不但可以大大简化电路板的设计，而且对提高系统的电磁兼容性能也有很大的帮助。另外，芯片数目的减少不但对提高可靠性、减小电路尺寸有利，而且对降低原器件的采购、生成、调试和维护的费用都有所帮助。
(2)所有外部逻辑功能被封装在CPLD内部，保密性较好。由于F240本身没有任何保密功能，利用CPLD对硬件电路、以至于整个控制系统的设计进行保密成为最简便的方法之一。
(3)利用具有ISP功能的CPLD可以很方便地对已设计和制作完成的系统加以修改，不用放弃原来的电路原理图和电路板，避免了浪费，降低了成本。
(4)绝大多数外部的逻辑功能和引脚都由CPLD来实现，这就可使电路基本原理、电路板，甚至软件的开发先于、并独立于具体的外部逻辑功能设计进行，从而极大地提高产品设计、调试、小批量试制和实验的效率。
(5)利用CPLD可以灵活方便地设计所需的保护功能(包括故障的分级保护、故障状态的保存等)，提高系统的可靠性和软件运行的效率。
5. CPLD具体功能设计实现
在实际设计中，CPLD选择了XC9500系列的XC95144TQl00-7，具有144个宏单元和81个可完全编程的I/O引脚。开发软件采用的是XINLINX公司的专用开发软件Xilinx Foundation Series 3.li，用VHDL语言编程实现。其外部I/O管脚功能的配置如表1所示。
6. 结 论
具有ISP功能的CPLD的采用可以极大地提高逆变器控制电路的设计水平，使得系统能较好地兼顾可靠性、小型化、低成本和高性能等多方面日益提高的要求。目前，基于XC95144和TMS320F240开发的逆变器控制系统已经成功应用在先锋号200km/h电动车组35kVA客车空调逆变电源上，稳定运行一年多，取得了良好的效果。
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