一種基于fpga的過流監控電路的制作方法
【專利摘要】一種基于FPGA的過流監控電路，本發明涉及電路設計領域，其旨在解決現有技術由于過沖抑制電路設置不合理而導致的輸出電壓過沖或負增益過強且預警電路過于單一等技術問題。本發明主要包括線性補償驅動電路，接收輸入電壓信號；第一運算放大器，用于輸出電壓信號截斷，接收線性補償驅動電路輸出的反饋信號并輸出調制驅動信號至線性補償驅動電路；電壓檢測電路，接收第一運算放大器輸出的調制驅動信號；過沖檢測電路，接收線性補償驅動電路輸出的反饋信號和電壓檢測電路輸出的檢測信號。本發明用于提供電壓調制。
【專利說明】
一種基于FPGA的過流監控電路
技術領域
[0001 ]本發明涉及電路設計領域，具體涉及一種基于FPGA的過流監控電路。
【背景技術】
[0002]現有技術中，使用交流電源、引入較多的非穩定性負載，存在大量的系統電磁噪聲和過沖信號；因此，引入高效率合理的電壓調制器和過流監控是非常有必要的。對于有過沖抑制的電壓調制器，例如設置有齊納二極管的調制器，由于利用無差別斬波方式限制輸出，其抑制了輸入信號增益并且不適合控制芯片反饋檢測;設置有無邏輯控制的運算放大器和場效應管結構的調制器，當輸入信號為負信號源是，存在不必要的過沖抑制，導致輸出電壓過低，不能提供負載工作電壓，該調制器檢測到過沖發生時，還存在輸出端的場效應管夾斷不及時；由于無線報警電路或者擴音器等設備本身具有不少放大器件，過壓沒及時抑制時，如果再次放大，報警設備都會被燒毀，設置冗余安全通訊電路是有必要的。
【發明內容】
[0003]針對上述現有技術，本發明目的在于提供一種基于FPGA的過流監控電路，其旨在解決現有技術由于過沖抑制電路設置不合理而導致的輸出電壓不符合設計要求且預警電路過于單一等技術問題。
[0004]為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0005]—種基于FPGA的過流監控電路，包括依次連接的電源電路、電壓過沖抑制調制電路和FPGA控制電路，FPGA控制電路連接有無線發射報警電路，所述的FPGA控制電路還連接有可見光通訊電路;所述的電壓過沖抑制調制電路，其中包括線性補償驅動電路，接收輸入電壓信號;所述的電壓過沖抑制調制電路，其中包括第一運算放大器，用于輸出電壓信號截斷，接收線性補償驅動電路輸出的反饋信號并輸出調制驅動信號至線性補償驅動電路;所述的電壓過沖抑制調制電路，其中包括電壓檢測電路，接收第一運算放大器輸出的調制驅動信號;所述的電壓過沖抑制調制電路，其中還包括過沖檢測電路，接收線性補償驅動電路輸出的反饋信號和電壓檢測電路輸出的檢測信號。
[0006]上述方案中，所述的線性補償驅動電路，包括第一場效應管，其漏極接收輸入電壓信號;第一電阻，其一端連接第一場效應管的源極;三極管，其發射極連接第一電阻的另一端且還連接至其基極;第二電阻，其一端連接三極管的集電極;低電壓節點，連接第二電阻的另一端;線性補償電路，連接第一場效應管。
[0007]上述方案中，所述的線性補償電路，包括第一二極管，其高電極連接第一場效應管的漏極且低電極連接第一場效應管的柵極;第二二極管，其高電極連接第一場效應管的源極且低電極連接第一場效應管的柵極;第三二極管，其低電極連接第一場效應管的漏極;第四三極管，其低電極連接第一場效應管的源極；電容，其一端連接第一場效應管的源極;其中，第三二極管、第四三極管和電容還連接至三極管的發射極。二極管用于鉗制電位點，拉大電勢差且減小上升沿時間和下降沿時間；電容用于儲電荷，保持輸出的穩定性。
[0008]上述方案中，所述的可見光通訊電路，包括LED驅動器，接收FPGA控制電路輸出的控制時鐘;LED燈，接收LED驅動器輸出的序列模式電信號；
[0009]上述方案中，還包括接收裝置，接收裝置包括PIN光電二極管:接收LED燈輸出的序列模式光信號并轉換為電信號;跨阻放大器:接收PIN光電二極管轉換的電信號并輸出反饋信號至下位電路。
[0010]上述方案中，所述的序列模式電信號和序列模式光信號，在光通訊過程中，使用IEEE802.15.7協議定義物理層和媒體存取控制層。協議中按照發光密度，并使用曼切斯特編碼實現數據中的“O”和“I”。值得注意的是，與普通光耦器件不同的是，上述方案中，屬于非均勻頻率發光攜帶大量的通訊信息，FPGA可以把檢測到的過沖、噪聲的電特性參數通過光信號發出，該設置屬于冗余保護考慮;傳統保護在過沖發生時過壓可能已經損壞回路中的低耐受性元件，使得電反饋信號無法到達下位電路。
[0011]上述方案中，所述的電壓檢測電路，包括第一比較器，其高電端連接有第一參考電壓節點且低電端接入調制驅動信號；第二比較器，其高電端連接有第二參考電壓節點且低電極接入調制驅動信號；或門，其輸入端口連接第二比較器的輸出端和第一比較器的輸出端。
[0012]上述方案中，所述的過沖檢測電路，包括與非門，其輸入端口連接或門的輸出端；第二運算放大器，其反相輸入端連接有第三參考電壓節點，同相輸入端接入反饋信號且輸出端連接至與非門的輸入端口；第二場效應管，其柵極連接第二運算放大器的輸出端且漏極接入調制驅動信號。
[0013]上述方案中，所述的第一運算放大器，其同相輸入端接入反饋信號且反相輸入端連接第三參考電壓節點。
[0014]上述方案中，所述的第二場效應管，其源極連接一處理器的電壓輸出端。
[0015]上述方案中，所述的第一場效應管，選用耗盡型。
[0016]上述方案中，所述的第一運算放大器或第二運算放大器，選用差分運算放大器。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果:在過沖信號輸入時，能夠及時上電夾斷輸出場效應管從而阻止進一步影響到下位負載;通過雙運算放大器、雙比較器自反饋控制調制驅動信號電壓幅值和持續時間。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的電壓過沖抑制調制電路原理圖；
[0019]圖2為本發明的電壓過沖抑制調制電路更好的實施例原理圖；
[0020]圖3為本發明的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0022]下面結合附圖對本發明做進一步說明:
[0023]實施例1
[0024]如圖1，所述的參考電壓節點V1-V4，均可使用直流電壓源或微控制器電壓輸出端供電，過沖信號通過輸入電壓信號Vin引入，耗盡型場效應管Q2工作態為非調制狀態，即輸入電壓信號直接等于輸出電壓信號Vout;對于參考電壓節點V2，需要保持輸入電壓信號與參考電壓節點V2正電壓的差值高于調制驅動信號的電壓值；當參考電壓節點V3電壓值高于調制驅動信號的電壓值或當比較器U6輸出高電平時，并且在運算放大器U2的同相輸入端檢測到過沖信號時，與非門U3A使得場效應管Ql截止，同時運算放大器Ul同時也檢測到了過沖信號，場效應管Ql截止時前已經開始升壓，直到觸發耗盡型場效應管Q2夾斷，當過沖信號從輸入電壓信號Vin中消失時，運算放大器Ul、U2將輸出低電，與非門U3A使得場效應管Ql導通，調制驅動信號通過效應管Ql泄放逐漸減弱，輸入電壓信號通過耗盡型場效應管Q2恢復獲得輸出電壓信號Vout。
[0025]上述方案還可以進一步改進，如圖2，電壓節點Vm和Vp可由一個處理器控制，用來設定初始范圍和調節泄放時間，并且此外還包括依次連接的電源VDD、電阻R3、耗盡型場效應管Q4和同步開關三極管Q5;耗盡型場效應管Q4可以在過沖信號檢測到時，提供電壓快速上升；同步開關三極管Q5，其基極接入電壓節點Vs，電壓節點Vs電壓值要遠小于過沖的輸入電壓信號Vin電壓值但是要在過沖時大于結場閾值電壓，可以與過沖信號進行高度同步。所述的跨阻放大器，包括接收PIN光電二極管轉換輸出電信號的且交叉耦合的第一對差分輸入晶體管和第二對差分輸入晶體管。所述無線發射報警電路選用FDD400無線發射模塊。FPGA控制電路可以在Xilinx的FPGA開發板上完成設置與搭建，或者低成本地，選用已編程的STM32系列單片機。
[0026]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于FPGA的過流監控電路，包括依次連接的電源電路、電壓過沖抑制調制電路和FPGA控制電路，FPGA控制電路連接有無線發射報警電路，其特征在于，所述的FPGA控制電路還連接有可見光通訊電路； 所述的電壓過沖抑制調制電路，其中包括線性補償驅動電路，接收輸入電壓信號； 所述的電壓過沖抑制調制電路，其中包括第一運算放大器，用于輸出電壓信號截斷，接收線性補償驅動電路輸出的反饋信號并輸出調制驅動信號至線性補償驅動電路； 所述的電壓過沖抑制調制電路，其中包括電壓檢測電路，接收第一運算放大器輸出的調制驅動信號； 所述的電壓過沖抑制調制電路，其中還包括過沖檢測電路，接收線性補償驅動電路輸出的反饋信號和電壓檢測電路輸出的檢測信號。2.根據權利要求1所述的一種基于FPGA的過流監控電路，其特征在于，所述的線性補償驅動電路，包括 第一場效應管Q2，其漏極接收輸入電壓信號； 第一電阻Rl，其一端連接第一場效應管Q2的源極； 三極管Q3，其發射極連接第一電阻Rl的另一端且還連接至其基極； 第二電阻R2，其一端連接三極管Q3的集電極； 低電壓節點VSS，連接第二電阻R2的另一端； 線性補償電路，連接第一場效應管Q2。3.根據權利要求2所述的一種基于FPGA的過流監控電路，其特征在于，所述的線性補償電路，包括 第一二極管Dl，其高電極連接第一場效應管Q2的漏極且低電極連接第一場效應管Q2的柵極； 第二二極管D2，其高電極連接第一場效應管Q2的源極且低電極連接第一場效應管Q2的柵極； 第三二極管D3，其低電極連接第一場效應管Q2的漏極； 第四三極管D4，其低電極連接第一場效應管Q2的源極； 電容Cl，其一端連接第一場效應管Q2的源極； 其中，第三二極管D3、第四三極管D4和電容CI還連接至三極管Q3的發射極。4.根據權利要求1所述的一種基于FPGA的過流監控電路，其特征在于，所述的可見光通訊電路，包括 LED驅動器，接收FPGA控制電路輸出的控制時鐘； LED燈，接收LED驅動器輸出的序列模式電信號。5.根據權利要求4所述的一種基于FPGA的過流監控電路，其特征在于，還包括接收裝置，接收裝置包括 PIN光電二極管:接收LED燈輸出的序列模式光信號并轉換為電信號； 跨阻放大器:接收PIN光電二極管轉換的電信號并輸出反饋信號至下位電路。
【文檔編號】H03K19/003GK106059559SQ201610597724
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610597724.8, CN 106059559 A, CN 106059559A, CN 201610597724, CN-A-106059559, CN106059559 A, CN106059559A, CN201610597724, CN201610597724.8
【發明人】張凱勝, 劉華, 吳小莉
【申請人】成都知人善用信息技術有限公司