一種基于FPGA的控制電路的制作方法

本實用新型設計一種電路控制領域，特別涉及一種簡化的，基于FPGA的電壓控制電路。

背景技術：

電力電子器件經歷了工頻、低頻、中頻到高頻的發展歷程,與此相應,電力電子電路的控制也從最初以相位控制為手段的,由分立元件組成的控制電路發展到集成控制電路,再到如今的旨在實現高頻開關的計算機控制,并向著更高頻率、更低損耗和全數字化的方向發展。模擬控制電路存在控制精度低、動態響應慢、參數整定不方便,溫度漂移嚴重、容易老化等缺點。

用數字化控制代替模擬控制,可以消除溫度漂移等常規模擬調節器難以克服的缺點,有利于參數整定和變參數調節,通過軟件程序的改變,方便地調節控制方案和實現多種新型控制策略,同時可以減少元器件的數目、簡化硬件結構,從而提高系統的可靠性。在現有技術中，一些領域需要輸出穩定的電壓值到負載，而常規電源隨著放電時間、干擾等外界因素，電壓會隨著改變，一種能夠自動調節電壓，結構簡單的控制電路越來越重要。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種基于FPGA的控制電路，該電路結構簡單，能夠自動調節負載電路中的電壓，保證負載輸入端電壓輸入穩定。

為了達到上述目的，本實用新型包括電壓采集模塊、A/D轉換電路、FPGA控制模塊和DC/DC模塊，所述的電壓采集模塊與A/D轉換電路連接，所述的A/D轉換電路與FPGA控制模塊連接，所述的FPGA控制模塊與DC/DC模塊連接，基準電壓輸入到FPGA控制模塊的輸入端。

所述的FPGA控制模塊包括FPGA芯片、數字pi控制器、數字脈寬調制器，所述的A/D轉換電路將電壓數據傳遞至FPGA芯片，基準電壓傳遞至FPGA芯片，所述的FPGA的輸出端與數字PI控制器連接，所述的數字PI控制器與數字脈寬調制器連接，所述的數字脈寬調制器輸出PWM信號至DC/DC模塊。

所述的A/D轉換電路的型號為TLC5510。

所述的DC/DC模塊包括具有升壓和降壓功能的DC/DC控制器。

本實用新型結構簡單，能夠自動控制電壓的穩定，保證負載的輸入電壓不會波動過大，同時采用數字控制，克服了模擬電路控制中的缺陷和干擾。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的控制電路結構示意圖。

圖2為本實用新型所述的一種A/D轉換模塊芯片外圍電路圖。

圖中的附圖標記分別為：1.電壓采集模塊；2.A/D轉換電路；3.FPGA芯片；4.數字PI控制器；5.數字脈寬調制器；6.DC/DC模塊。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進一步描述。

本實用新型包括電壓采集模塊1、A/D轉換電路2、FPGA控制模塊和DC/DC模塊6，電壓采集模塊1與A/D轉換電路2連接，A/D轉換電路2與FPGA控制模塊連接，FPGA控制模塊與DC/DC模塊6連接，基準電壓輸入到FPGA控制模塊的輸入端。FPGA控制模塊包括FPGA芯片3、數字PI控制器4、數字脈寬調制器5，A/D轉換電路2將電壓數據傳遞至FPGA芯片3，基準電壓傳遞至FPGA芯片3，FPGA的輸出端與數字PI控制器4連接，數字PI控制器4與數字脈寬調制器5連接，數字脈寬調制器5輸出PWM信號至DC/DC模塊6。采用電壓環的結構，用電壓采集模塊采集電壓，通過A/D轉換電路將采集的數 據數字化后傳送至FPGA芯片3，同時FPGA芯片3輸入基準電壓，FPGA芯片3進行處理后輸出采集電壓和基準電壓的差值信號至數字PI控制器4，數字PI控制器4輸出至數字脈沖調制器5，數字脈沖調制器5發出PWM信號至DC/DC模塊6，DC/DC模塊6可以接受PWM信號并控制電壓。FPGA所完成的功能需要的程序為現有公知程序，這里不作進一步說明。

A/D轉換電路2的型號為TLC5510。如圖2所述為TLC5510的外圍電路和FPGA的I/O引腳連接圖。A/D轉換芯片TLC5510，該芯片不僅在高速轉換的同時能夠保持較低的功耗而且具有高速A/D轉換功能,還帶有內部采樣保持電路,從而大大簡化了外圍電路的設計；A/D轉換方式，該方法速度最快，可以不用附加取樣-保持電路，采取分級并行轉換的方法，將輸入電壓與模擬電壓相減,得到的差再進行并行A/D轉換，大大減少了元件數目。

DC/DC模塊6包括具有升壓和降壓功能的DC/DC控制器。DC/DC控制器可以完成不同情況的電壓波動，可以升壓也可以降壓，保證電路的穩定。如型號為LTC3852的DC/DC控制器就能實現升壓和降壓的功能。

上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內。