基于dsPIC30F的脉冲氙灯驱动系统的设计方案

图2 起辉预燃电路原理框图

高压充放电电路
　　高压充放电电路的原理如图3所示，主电路由IGBT组成的全桥变换器、电容充放电电路、UCC3895控制电路、dsPIC30F控制电路、过流保护、放电检测及输入输出整流滤波电路构成。交流电220V输入经过二极管全桥整流后由电容高压滤波，全桥变换器将输入电压变换成高频交流脉冲电压，通过高频变压器完成电压匹配和高频隔离功能，然后经过输出整流给充放电电容充电。电容充电完成后，dsPIC30F4011触发可控硅VT1控制电容通过脉冲氙灯放电，产生弧光频闪。同时dsPIC30F控制电路根据过流保护及放电检测的信号封锁IGBT及处理故障。

图3 高压充放电电路原理框图

驱动系统的软件设计
　　驱动系统的软件主要由主程序和子程序模块组成。主程序流程图如图4所示，主程序主要完成远程通信控制和手动控制的人机接口服务、面板显示及故障处理。远程通信控制和手动控制时的程序流程基本一样，如图5所示，只是远程通信控制时是由单片机的串行通信完成计算机对单片机的指令传输的。子程序模块包括输入捕捉中断、Timer1定时中断、A/D转换和处理子程序、高压给定输出子程序和串口通信子程序。

图4 主程序流程图

　　dsPIC30F4011具备许多允许器件与外界交换信息的外设，其中包括定时器、输入捕捉模块、10位A/D转换器及串口通信的UART模块，并由6路占空比随时更新的PWM输出[5]。

图5 手动/远程通信控制程序流程图

　　输入捕捉中断子程序主要是检测输入捕捉引脚上的输入电平的每个下降沿并产生中断，输出同步触发信号及IGBT封锁信号，同时中断标志位被硬件置1，每次进入输入捕捉中断后需对中断标志位软件清零。另外，一次中断完成后需对输入捕捉控制寄存器清零复位，然后再重新配置参数，初始化输入捕捉功能。
　　Timer1定时中断子程序主要是通过设定Timer1定时器每延时0.1s产生一次中断，同时中断标志位被硬件置1，由此产生10Hz且负脉宽为0.2ms的同步触发信号及IGBT封锁信号。每次进入Timer1定时中断后需对中断标志位软件清零。
　　A/D转换采用Timer3定时器定时，每10ms自动转换的模式，即ADCON1 =0x0044；采用扫描输入的方式，每16个采样点后发生中断，即ADCON2=0x043C。本系统使用了2路通道扫描输入，一次转换后，每路通道的信号都采集了8个采样点，然后通过求平均值处理，减少了外界对数据的干扰，增强了数据的可靠性。
　　高压给定输出子程序主要是利用dsPIC30F4011内部的PWM发生器根据给定输入的模拟量装载相应的占空比，从而输出对应不同高压的给定值。配置PWM信号为独立输出模式PWMCON1=0x0101，运行在自由模式PTCON=0x8040，并设定时间基值周期PTPER=0x7FFF。
　　串口中断设定为最高中断优先级，使能接收中断，禁止发送中断。波特率发生器的值由公式U2BRG=FCY/(16×波特率)-1计算得到，其中FCY为指令周期时钟频率，波特率选择9600bps，通过接收器和发送器进行数据传输。
结语
　　本文提出的基于dsPIC30F4011高性能数字信号控制器的脉冲氙灯驱动系统充分利用了dsPIC30F4011高性能数字信号控制器的内部资源，提高了驱动系统的运行速度，而且简化了电路设计，缩短了开发时间，降低了开发成本，提高了驱动的可靠性和抗干扰性。按照此方案研制的高速摄影闪光仪已经成功调试并安装运行于道路检测车。实际的调试和运行表明，此驱动系统运行可靠稳定、抗干扰能力强、体积小，成本低，能驱动多种型号的脉冲氙灯。