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为了使功率设备正常运行，需对功率单元施加互补带死区驱动脉冲，避免同一桥臂直通。基于虚拟仪器的功率器件测试系统中，多功能采集卡PCI-1712主要负责状态控制、脉冲驱动和信号采集。对于该板卡来说，脉冲驱动信号通常采用D/A模拟量输出通道和计数器通道。 PCI-1712有2路模拟量输出通道，单通道时最大传输速率为1MS/s，最小时间分辨率为1us；双通道时最大传输速率为500kS/s，最小时间分辨率为2us。3路计数器，最大输入率为10MHz，最大时基10MHz，最小时间分辨率为0.1us。
1.2 基于模拟量通道的连续脉冲
原始波形PWM为50%占空比的脉冲，以此为基础得到两路带死区的互补脉冲。其中，一路在PWM电平由低到高的时刻延时了1个死区时间Δt，而由高到低的时刻未变；另一路是在PWM0取反的基础上，在由
低向高转换的时刻延时1个死区时间Δt，从而产生带死区的互补脉冲。 基于上述带死区脉冲的产生原理，通过LabVIEW [5]编写相关软
件，利用PCI-1712两路模拟量口即可产生带死区的互补脉冲。但该板卡模拟量双通道可产生的脉冲最小死区时间为2us。在实际应用中，由于其硬件特性的限制，无法满足高频应用环境。
1.3 基于计数器的连续脉冲
武汉科技大学外语外事职业学院
PCI-1712多功能采集卡的计数器是基于可编程计数器82C54来实现的，包含三路独立计数器，各有三个端口：时钟、门极和输出端，可采用内部时钟和外部时钟，门极的存在增强了计数器的功能模式，如方波发生器、软件触发选通和硬件触发选通等。
使用AO通道产生互补带死区的最小时间分辨率为2us，而计数器最小时间分辨率为100ns，是AO通道的20倍。显然利用计数器产生驱动脉冲的精度更高，死区可设置范围更大。为了产生互补带死区脉冲，可采用PCI-1712及外围硬件电路(D触发器和与门)相结合的方法。利用PCI-1712的计数器0和计数器1级联产生所需的脉冲，再将该脉冲信号输入外围硬件电路，从而产生两路带死区互补脉冲。
采用系统10MHz的时钟，分辨率为0.1us。计数器0采用方波发生器模式，门极上拉为高，设置频率值即可得到所需方波。再将其输出信号作为计数器1的门控信号，上升沿作为计数器1的触发信号。计数
器1工作在延迟脉冲模式，门极信号上升沿触发延迟计数，并将输出电平置低。以系统时基开始计数，结束后输出电平由低转换为高，即得到低电平区域，该区域就是互补带死区脉冲的死区来源，且两路计数器输出频率相同，如图1。
电影村妓PCI-1712计数器1所产生的脉冲信号，经过D触发器分频，得到两路互补信号，再结合与门电路得到带死区的互补脉冲波形，原理如图1所示。输入波形的低电平区域即为死区，由初始波形经过与门，将死区嵌入到互补脉冲中。通过计数器及硬件电路产生带死区互补脉冲的最小死区宽度为200ns。
2 有限连续脉冲
2.1 基于模拟量通道/计数器的有限脉冲
在测试过程中，除了常规的连续脉冲测试，有限脉冲测试也较
异型淋巴细胞收稿日期:2017-11-21
作者简介：赵磊(1992—)，男，汉族，湖北武汉人，硕士研究生在读，研究方向：电力电子技术。
基于PCI-1712的高精度驱动脉冲方法研究
赵磊 柏澜
(武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉 430200)
摘要：为在实际工程应用中充分的利用硬件资源和更好的进行测试系统设计，在基于虚拟仪器的功率器件测试系统基础上，对PCI-1712的模拟量输出通道和计数器进行了特性研究，分析了各自产生带死区互补PWM的原理及方法，并分别以连续脉冲、有限脉冲和双脉冲为例进行详细分析。以及对这些方法中产生干扰短脉冲的原理和消除策略进行了研究。
关键词:PC I-1712；模拟量通道；计数器；干扰脉冲
中图分类号:TP274.2
文献标识码:
现代家用纺织品设计
A
文章编号:
1007-9416(2017)12-0035-02
图1 基于D触发器的带死区互补脉冲产生原理
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为常见。基于虚拟仪器的测试系统如何产生有限脉冲信号是测试的关键。文中基于虚拟仪器的测试系
统可以利用PCI-1712模拟量或计数器通道产生有限脉冲信号。利用两路模拟量通道可产生带死区的互补脉冲信号，通过软件检测信号上升沿，并对脉冲进行计数，达到要求长度，立即停止脉冲输出。
PCI-1712模拟通道的传输速率有限，双通道最小分辨时间为2us，精度不高，可调范围较窄。而计数器分辨率高达0.1us；由于内部时钟最高为10MHz，输出脉冲信号皆以此为时基，且内部最小为2分频，因此输出频率最大为5MHz。单从最小死区时间来看，计数器是模拟量通道的10倍，可调范围大，精度高。
利用计数器产生有限的带死区互补脉冲信号时，也是通过对脉冲信号计数实现。但模拟量通道通过软件实现，计数器通过硬件实现。三路计数器级联，计数器0和计数器1用于产生连续脉冲信号，计数器2则工作在事件计数模式，通过对输出脉冲计数来设置所需脉冲长度。
2.2 双脉冲
在要求脉冲长度极短的情况下，如单脉冲或双脉冲，上述方法均无法实现。利用模拟量输出通道的方法，由于软件执行周期，造成无法精确设定输出脉冲长度；而计数器利用硬件的方法，存在信号传输延时，也无法实现极短脉冲长度设定。虽然两种方法均不能实现极短有限脉冲，但各有各的优点。模拟量通道可以发送数据，且单通道的传输速率高达1MS/s；利用计数器和外围电路产生脉冲的方法，仅需一路输入信号即可转换为两路带死区互补的脉冲。结合模拟量输出通道和硬件电路的优势，可将
有限长度脉冲波形信号通过模拟量输出口发出，经过D触发器和门电路转换为两路互补带死区的PWM。
3 干扰脉冲及消除策略
在数字电路中，输入信号经过不同路径到达输入端的时间会有先后，导致输出产生不应有的干扰脉冲，即竞争-冒险[6-7]。
利用D触发器和门电路产生带死区互补脉冲的方法中,PWM信号分为两路进入与门输入端，路径不同，传输时间不同，从而造成与
Study on High-precision Driving Pulse Methods Based on PCI-17122012全国初中数学竞赛
ZHAO Lei,BAI Lan
(Wuhan Institute of Second Ship Design, Wuhan Hubei 430200)
侯永庭 上海Abstract:In order to make full use of hardware resources and design better testing system, the characteristics of analog output channels and the counters of PCI-1712 are studied on the base of testing system for power devices based on virtual instrument, the principles and methods of producin
g complementary PWM with dead zone are analyzed, also detailed analysis of these methods is made by respectively taking the continuous pulse, finite pulse, and double pulse as example. Last, the principles and the elimination strategies of short interfering pulse created by these methods are studied in this paper.
Key words:PCI-1712; analog channels; counters; interference pulse
门输出信号存在干扰尖峰脉冲。在功率变换装置中，驱动脉冲信号中的干扰短脉冲会增加功率半导体器件的功耗并产生EMI问题，严重时可造成器件误导通，使得系统短路，是电力电子装置正常运行中不应当发生的状况。为此必须增加短脉冲抑制电路。在与门输出端接一个RC低通滤波电路和施密特触发器。RC低通滤波电路可有效衰减干扰短脉冲幅值，再利用施密特触发器阈值电压触发转换的功能，彻底消除干扰短脉冲。
4 结语
本文以PCI-1712为研究主体，对其产生驱动脉冲信号的方法进行研究。分别以模拟量输出通道和计数器为主的脉冲产生方法为例，说明了各自产生带死区互补PWM的原理及其优缺点，并对产生连续脉冲、有限脉冲和双脉冲时的原理进行了分析。此外，也对模拟量输出通道或计数器结合硬件电路产生脉冲时所遇到的干扰短脉冲的原因、危害及其消除策略进行了分析。有助于了解测试系统中PCI板卡
的使用性能及其资源使用方法，以便于充分的硬件资源利用和更好的测试系统设计。参考文献
[1]于广艳.虚拟仪器的现状及发展趋势[J].中国新通信,2017,(08):21.[2]张雪侠，付安英，商莹.基于虚拟仪器的电子实验室的研究[J].2017,25(06):170-172.
[3]张维威，黄英.基于LabVIEW与PCI-1712L的变压器测试系统[J].电子测试,2008,(05):38-40.
[4]黄志都，李明贵，鲁铁成.基于PCI-1714UL的10kV系统电压在线监测装置研究[J].广西电力,2014,37(03):15-18.
[5]陈树学，刘萱.LabVIEW宝典[M].北京：电子工业出版社,2011:545-557.
[6]章若冰.电路竞争冒险及其改进策略研究[J].电脑知识与技术,2017,13(07):195-196.
[7]董金明，杜轻.竞争-冒险现象在组合逻辑电路中的判定与消除方法研究[J].电子科技,2015,12(252):004-005.
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