O DSP TMS 320LF2407A

Nesta seção serão apresentados as características e os principais periféricos do DSP utilizado, o TMS 320LF2407A da Texas Instruments.

5.2.1. Especificações e Características

Segundo [30], a definição de um DSP utilizado no controle e comando de um conversor passa, primeiramente, por uma análise geral de operação e funcionamento da topologia a ser utilizada. Em função das características de comando e controle do FAP podem-se determinar as especificações mínimas necessárias que o DSP deve apresentar. Os principais critérios analisados são:

• Os sinais a serem monitorados pelo DSP; • O número de interruptores a serem comandados;

• A freqüência de chaveamento do conversor FB-VSI do FAP;

• Uma pré-análise dos algoritmos a serem utilizados no controle do filtro ativo; • O tipo de modulação a ser empregada no comando dos interruptores;

• E os circuitos de condicionamento de sinais necessários.

Com o intuito de atender a estes critérios no comando e controle do FAP foi realizado um estudo das características básicas agregadas ao DSP da Texas, a saber:

• Resolução do modulador e do conversor A/D; • Tempo de execução das instruções;

• Capacidade de memória do DSP; • Periféricos disponíveis no DSP;

• Ferramentas de hardware e software disponíveis para desenvolvimento; • Disponibilidade no mercado.

Na Tabela 5.2 é possível constatar as exigências de comando do FAP e as capacidades do DSP da Texas.

Em função dos resultados da análise das características do FAP e do processador da

Característica do FAP Capacidade do DSP

3 sinais amostrados A/D de 16 canais

4 Interruptores 12 canais PWM

Freqüência de chaveamento de 30kHz

Tempo de instrução de 33ns (1010 instruções por período) Freqüência de amostragem mínima

de 60kHz por sinal Tempo de conversão de 500ns Controladores tipo PI ou similar Tempo de instrução de 33ns

Modulação 3 níveis Flexibilidade de programação do _PWM

Tabela 5.2 - Necessidades do FAP e capacidade do DSP.

5.2.2. Diagrama de Controle com o DSP da Texas

A Fig. 5.8 apresenta o circuito do FAP e o diagrama de blocos da estrutura de controle utilizando-se o DSP. É fácil perceber que as mesmas variáveis elétricas (Is, Vs e VCf) monitoradas no caso do controle analógico também serão adquiridas pelo DSP, o que

podia ser esperado, já que a estratégia de controle e a estrutura de potência são as mesmas.

Filtro Ativo Paralelo

+ - - + - + Lc Cf Vf Vref Carga is Vs io i_f Vf' Não-Linear Inversor de Tensão Controlador de Corrente Digital Modulador PWM isref Vs' Interface DSP - TMS 320LF2407A Interface Interface ADCIN0 ADCIN2 ADCIN1 V_s Driver Controlador de Tensão Digital

Os blocos mostrados na Fig. 5.8 têm tarefas específicas dentro da estratégia de controle, entre eles, os principais têm as seguintes funções:

• Modulador PWM: este periférico é encarregado da geração dos pulsos PWM responsáveis pelos comandos dos interruptores. Estes são gerados a partir da comparação do sinal de saída do controlador de corrente digital com um sinal triangular gerado numericamente pelo próprio DSP. O modulador PWM também será responsável pela geração dos sinais complementares dos pulsos de comando, bem com pela geração de tempo morto entre os pulsos complementares;

• ADCIN0, ADCIN1 e ADCIN2: estes blocos representam as entradas analógicas do

conversor A/D do DSP. Sua função é converter a tensão aplicada na entrada do conversor A/D em uma grandeza digital, que será expressa por valores numéricos adequados para então serem tratados pelo DSP;

• Circuitos de interface: são responsáveis pelo condicionamento das grandezas elétricas aos níveis permissíveis de tensão do conversor A/D do DSP;

• “Drivers”: circuitos responsáveis pelo acionamento dos interruptores de potência. Eles convertem os pulsos de saída em nível lógico da unidade PWM (0 – 3,3 volts) em níveis adequados ao comando dos interruptores (0 – 15 volts).

De forma geral o DSP será responsável pela execução das seguintes tarefas: • Monitoração de correntes e de tensões;

• Cálculo dos sinais de erros (tensão e corrente); • Determinação da corrente de referência;

• Cálculos dos controladores de Tensão e Corrente; • Geração dos sinais de comandos para os interruptores.

Além destas funções o DSP deverá desempenhar outras tarefas como parte do procedimento de partida do FAP, atuando de forma a controlar a corrente no instante que o mesmo é ligado a rede elétrica. Cabe salientar que com o emprego do DSP no controle do

FAP, pode-se incorporar em um produto final mais características, como: supervisão;

5.2.3. Periféricos

Nesta seção será realizada uma pequena apresentação dos principais periféricos do DSP da Texas; uma abordagem mais detalhada pode ser vista em [30].

Conforme pode ser visto na Fig. 5.8 os elementos internos ao DSP no controle digital incluem:

• A aquisição do sinal através do conversor A/D;

• O tratamento matemático dos sinais adquiridos e a ação de controle; • O circuito de modulação PWM.

Assim, pode-se relacionar as características relevantes do DSP da Texas: • Uma grande flexibilidade na programação do conversor A/D;

• O reduzido tempo de execução das instruções e a existência de instruções bastante otimizadas para algoritmos de processamento digital;

• Uma poderosa interface de PWM.

Assim, diversos periféricos são integrados ao processador da Texas, mas pode-se destacar os de maior interesse nas aplicações em eletrônica de potência, que são os gerenciadores de eventos, onde os timers e a interface PWM são programados, e ainda o módulo de conversão analógico-digital.