基于FPGA的高精度数字电源设计
5 高精度PWM脉冲的生成
PWM的生成主要由脉宽寄存器、缓冲寄存器、周期寄存器、死区寄存器、死区发生器、数值比较器、控制逻辑等部分组成。脉宽寄存器,决定各路PWM信号的脉宽;缓冲寄存器,实现对脉宽数据的缓冲;周期寄存器,决定PWM的斩波周期;死区寄存器,决定H桥臂的死区时间。脉宽寄存器在每个开关周期更新一次,其输出数据经缓冲后与基准计数器进行数值比较,得到各路PWM信号。再经死区电路处理,最后产生4路PWM驱动信号,驱动相应的功率器件。
基准计数器,用来产生类似模拟电路中的三角波基准,是一个最小计算值为0,最大计算值为周期寄存器中保存的数值、计数方向交替变换的可逆计数器。基准计数单元在最大计数值时产生一个同步信号SYN,当其有效时将4个脉冲宽度的数据存入各自的缓冲寄存器,实现双缓冲,使各个脉冲宽度寄存器在SYN无效时可依次更新而不影响最终的功率器件导通。
6 结束语
本文以FPGA芯片EP1C20为核心,叙述了实现数字化电源控制调节器的一种方法,根据现场工艺要求在FPGA中可灵活配置控制方案而无需重新配置硬件,外围电路(如ADC、DAC等)选用高精度、低温漂的器件,从而实现高精度的数字化电源,这是模拟系统所不及的。同时,由于控制调节的核心采用了数字化电路,系统自身的抗干扰能力明显优于模拟系统。
目前,在很多应用领域中,需要数十台甚至更多电源同时协调工作,即适应网络化电源应用,而上述方案的数字化电源,通过Nios软核CPU的强大通讯功能,可以很方便的实现批量电源的网络化管理。
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