前言

　　医学治疗仪的服务对象是人，由此决定了对其传动控制系统要求的严格性，尤其是用于治疗颈椎病和腰椎间盘突出症的治疗设备，对传动系统的安全性和准确性提出了 更高的要求：绝对不允许失速，不允许越位，且停车准确。同时为了简化机械部分的设计及减少相关的传感器，从机电一体化的原则考虑，将大部分控制功能由电气控制来完成。

　　治疗仪传动系统要求电机转速控制在100～250r/min之间，再通过50∶1的机械减速器减速，传动扭矩》1.5Nm。摆动幅度要求为颈椎：±30°～±60°;腰椎：±60°～±100°；起终点均应控制在中心位置。转速及摆幅均应根据具体病例可调。

　　2智能化全数字式专用变频器的设计

　　（1） 考虑到医学治疗仪的特殊要求，为了提高变频器的工作可靠性和控制精度，采用智能化数字化设计，同时也结合小型化的特点，主功率器件采用日本三菱电机的 IGBT智能功率模块（IPM）PM20CSJ060。输入为单相220V交流，经单相全桥整流器整流后供给智能功率模块，输出为三相220V交流，接 0.5kW三相异步电动机（改为△接法）。

　　（2） 采用INTEL公司的16位单片机80C196KC作为系统CPU，它具有运算速度快，精度高，指令功能强等特点。并带有8路10位A/D转换器，可以完 成模拟量和数字量信号的检测。控制运算及数据处理，保护功能的逻辑判断，给PWM产生电路SA4828送设定和控制数据，以及管理键盘和数码显示等功能。

　　（3）SPWM波发生器采用英国MITEL公司 的增强型运动控制大规模集成电路SA4828。该芯片作为一种独立于微处理器的外设形式工作，但它可以受控于任何类型的微处理器而几乎不需要附加任何逻辑 电路。管脚的配置使其能适用于大部分总线格式，包括复用的地址/数据总线格式和RD/WR或R/W控制模式。由于仅在改变运行状态时需要微处理器的介入， 因此工作时芯片几乎不占用CPU的资源。

　　SA4828采用全数字化操作，载波频率可达24kHz。内部ROM中存有三种可选的输出电源波形，谐波抑制技术可减少功率器件的损耗。16位频率控制精度，三个独立的幅值寄存器可进行三相不平衡补偿。利用SA4828设计的变频器硬件结构图如图1所示。

　　3SA4828的功能特点及工作原理

　　3.1SA4828管脚图及管脚功能说明

　　SA4828管脚图如图2所示。管脚功能说明见表1。

        3.2SA4828内部结构框图及工作原理

　　图1采用SA4828的变频器硬件结构框图

　　图2SA4828管脚图

　　图3SA4828芯片内部框图

　　图3为SA4828的内部结构框图，从图中可以看到SA4828主要由三部分构成：

　　（1）接收并存储微处理器命令（控制字）的部分，它主要由总线控制、总线译码、暂存器R0、R1…R5，虚拟寄存器R14、R15及32位初始化寄存器和48位控制寄存器构成；

　　（2）从波形ROMS读取调制波形的部分，它由地址发生器和波形解压缩缓冲器构成；

　　（3）三相输出控制电路及输出脉冲锁存电路，每相输出控制电路又由脉冲删除电路和脉冲延迟电路组成。

　　SA4828 芯片具有并行的接口与微处理器进行通信。该接口和几乎所有工业标准的微处理器诸如8051、8096、6805、68000和TMS320等兼容而不需要 考虑总线的宽度及增加额外的逻辑电路。大多数的数据总线结构可分为复用地址/数据总线和独立的地址/数据总线，而大部分的微处理器不是WR/RD结构就是R/W结构；而该芯片设计成可以与上述四种组合中的任一种配合使用。通过一个配置引脚（MUX）和一个寄存器选择引脚（RS）的状态来区别所有的总线格式。

　　更重要的是，在系统异常情况（过流或过压）下，一个紧急关断输入（SETTRIP）能不受微处理器的控制而迅速关断所有的PWM输出，这很好地解决了变频器的快速保护，避免了因CPU中断服务指令周期所造成的延误。