专利名称：基于fpga的数字电源的制作方法
技术领域：
基于FPGA的数字电源技术领域[0001]本实用新型涉及一种数字电源，具体涉及一种基于FPGA的DC/DC数字电源。
背景技术：
[0002]目前市场上的数字电源通常采用FPGA与DSP—起实现电源系统的管理。DSP具有软件的灵活性，主要用来完成数据采集、控制算法的运算和监控通信等功能，而FPGA具有硬件集成度高，高可靠性，高速以及强大的并行处理能力，用于高精度DPWM的输出。基本原理是:模数转换A/D采样单元将采集的电源电压信号转化为数字信号，送入DSP主处理器，与给定的电源数字量进行比较得到误差量，通过PID算法调整数据，输出调整量，然后送给FPGA处理，调节DPWM，从而调整电源的输出。[0003]不过在实际设计中，算法的实现不论使用DSP还是FPGA，其复杂程度都差不多。在FPGA中，每一任务都分配有自己的资源，独立运行，使得数据吞吐量大大提高。另外，FPGA可以根据任务需求来分配资源，按照逻辑功能来分解任务，这有助于定义好任务之间的接口，大大消除了任务之间意外的相互影响。由于每一任务都能互不干涉地连续运行，对存储器的要求大大低于DSP，而DSP必须以批处理的方来缓冲数据和程序。由于FPGA在整个器件中分配存储器资源，每一任务几乎都永久分配了所需的专用存储资源。实用新型内容[0004]本实用新型目的在于提供一种基于FPGA的数字电源，其可通过FPGA电路调节开关电源功率级电路中开关器件的导通时间，从而使开关电源的输出保持恒定，并且实现了任务之间的高度隔离。避免对其中一个任务的修改而导致另一任务异常行为的发生，另外，FPGA相比DSP具有更快的系统响应速度，所以基于FPGA进行设计的数字电源更具有优势。[0005]为了解决现有技术中的这些问题，本实用新型提供的技术方案是:[0006]一种基于FPGA的数字电源，所述数字电源包括开关电源功率级电路和数字控制管理单元两部分，所述数字控制管理单元包括ADC电路(即AD转换电路)、FPGA电路，所述数字电源通过开关电源功率级电路输出恒定电压，所述ADC电路采集开关电源功率级电路的输出电压数据并将采集得到的数据发送至FPGA电路，所述FPGA电路比较实时输出电压与期望输出电压，根据电压比较结果所述FPGA电路输出控制指令调节开关电源功率级电路中开关器件的导通器件，使开关电源功率级电路保持恒定的输出。[0007]对于上述技术方案，实用新型人还有进一步的优化实施方案。[0008]作为优化，所述FPGA电路用于比较实时输出电压与期望输出电压，将比较的差值通过PID算法得到一个调整量，再通过控制调节开关电源功率级电路中开关器件的导通器件使得开关电源功率级电路的输出电压为期望输出电压。[0009]作为优化，所述开关电源功率级电路为基于数字电源模块的DC/DC BUCK传动模块。[0010]更进一步，所述数字电源模块为PTD08A210W模块，所述PTD08A210W模块的PWM端为开关信号同步输入端，可由FPGA电路直接驱动，FPGA电路输出经过PID调节的PWM信号，所述FPGA电路通过PWM端将PWM信号输入到PTD08A210W模块，然后PTD08A210W模块块根据PWM信号控制开关管的导通与关闭，从而使电源系统输出稳定的电压。[0011]相对于现有技术中的方案，本实用新型的优点是:[0012]本实用新型所描述的数字电源通过开关电源功率级电路输出电压，采用高速并口的ADC电路采集(高采样率可满足系统设计要求)上述开关电源功率级电路的输出电压信息并发送至FPGA电路，而FPGA电路则根据返回的输出电压信息与其内部设定的期望输出电压相比较，将比较的差值通过PID算法得到一个调整量，如与期望输出电压值存在偏差，则根据偏差值由FPGA电路输出相应控制指令，控制开关电源功率级电路中开关管的导通与关闭，从而改变开关电源功率级电路的输出电压，使之输出与期望电压值之间差值更小更为稳定的电压。
[0013]
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:[0014]图1为本实用新型实施例的结构原理框图；[0015]图2为本实用新型实施例中开关电源功率级电路的电路原理图。
具体实施方式
[0016]以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本实用新型而不限于限制本实用新型的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。[0017]实施例:[0018]本实施例描述了一种基于FPGA的数字电源，其结构如图1所示，所述数字电源包括开关电源功率级电路和数字控制管理单元两部分，所述数字控制管理单元包括ADC电路、FPGA电路，所述数字电源通过开关电源功率级电路输出恒定电压，所述ADC电路采集开关电源功率级电路的输出电压数据并将采集得到的数据发送至FPGA电路，所述FPGA电路比较实时输出电压与期望输出电压，根据电压比较结果所述FPGA电路输出控制指令调节开关电源功率级电路中开关器件的导通器件，使开关电源功率级电路保持恒定的输出。[0019]本数字电源在工作时，利用AD C电路对开关电源功率级电路的输出电压进行采样，把得到的反馈电压与内部设定值(即期望电压值)进行比较后得到一个误差值，接着FPGA电路通过PID控制得到一个相应的调整量，用来调节PWM的输出，最终控制开关电源功率级电路输出一个稳定的电压。[0020]所述FPGA电路用于比较实时输出电压与期望输出电压，再通过控制调节开关电源功率级电路中开关器件的导通器件使得开关电源功率级电路的输出电压为期望输出电压。[0021]所述开关电源功率级电路如图2所示，为基于数字电源模块的DC/DC BUCK传动模块。所述数字电源模块为PTD08A210W模块，所述PTD08A210W模块的PWM端为开关信号同步输入端，可由FPGA电路直接驱动，FPGA电路输出经过PID调节的PWM信号，所述FPGA电路通过PWM端将PWM信号输入到PTD08A210W模块，然后PTD08A210W模块块根据PWM信号控制开关管的导通与关闭，从而使电源系统输出稳定的电压。[0022]上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于FPGA的数字电源，其特征在于，所述数字电源包括开关电源功率级电路和数字控制管理单元两部分，所述数字控制管理单元包括ADC电路、FPGA电路，所述数字电源通过开关电源功率级电路输出恒定电压，所述ADC电路采集开关电源功率级电路的输出电压数据并将采集得到的数据发送至FPGA电路，所述FPGA电路比较实时输出电压与期望输出电压，根据电压比较结果所述FPGA电路输出控制指令调节开关电源功率级电路中开关器件的导通器件，使开关电源功率级电路保持恒定的输出。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的数字电源，其特征在于，所述FPGA电路用于比较实时输出电压与期望输出电压，再通过控制调节开关电源功率级电路中开关器件的导通器件使得开关电源功率级电路的输出电压为期望输出电压。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的数字电源，其特征在于，所述开关电源功率级电路为基于数字电源模块的DC/DC BUCK传动模块。
4.根据权利要求3所述的基于FPGA的数字电源，其特征在于，所述数字电源模块为PTD08A210W模块，所述PTD08A210W模块的PWM端为开关信号同步输入端，可由FPGA电路直接驱动，FPGA电路输出经过PID调节的PWM信号，所述FPGA电路通过PWM端将PWM信号输入到PTD08A210W模块，然后PTD08A210W模块块根据PWM信号控制开关管的导通与关闭，从而使电源系统输出稳定的电压。
专利摘要本实用新型公开了一种基于FPGA的数字电源，所述数字电源包括开关电源功率级电路和数字控制管理单元两部分，所述数字控制管理单元包括ADC电路、FPGA电路，所述数字电源通过开关电源功率级电路输出恒定电压，所述ADC电路采集开关电源功率级电路的输出电压数据并将采集得到的数据发送至FPGA电路，所述FPGA电路比较实时输出电压与期望输出电压，根据电压比较结果所述FPGA电路输出控制指令调节开关电源功率级电路中开关器件的导通器件，使开关电源功率级电路保持恒定的输出。从而改变开关电源功率级电路的输出电压，使之输出与期望电压值之间差值更小更为稳定的电压。
文档编号H02M3/156GK202978706SQ201220610770
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者陈伟, 张琳 申请人:中傲智能科技(苏州)有限公司