一种基于FPGA芯片的功率源的制作方法

本实用新型属于电量计量技术领域，具体涉及一种基于FPGA芯片的功率源。

背景技术：

目前，电能计量是贸易公平结算的基础，而高精度电能计量依赖更高精度的检测装置，模拟电压源是用于校定高精度检测装置的重要设备，现行国家标准中已提出了对高精度功率源的需求，同时对已有电能计量算法的改进也需要以高精度功率源做为核心的检测平台。

传统的功率源是基于变压升流的原理，分辨率低，稳定性差，且易受干扰产生波形畸变，难以满足电能计量要求。

技术实现要素：

本实用新型的一种基于FPGA芯片的功率源，相对于一般传统的功率源相比，具有0.02级的精度等级，优于传统0.2级的功率源，弱信号采用数模转换方式输出，抗干扰能力较强，带有自动反馈控制芯片，稳定性强，可广泛的应用于电能计量系统。

本实用新型的一种基于FPGA芯片的功率源，包括显示屏、主控FPGA芯片、D/A转换芯片、功放芯片和信号采集反馈芯片，所述显示屏与主控FPGA芯片双向连接，所述主控FPGA芯片的输出端与D/A转换芯片的输入端连接，所述D/A转换芯片的输出端与功放芯片的输入端连接，所述功放芯片的输出端与信号采集反馈芯片的输入端连接，所述信号采集反馈芯片的输出端与主控FPGA芯片的输入端连接，本结构简单，弱信号采用数模转换方式输出，抗干扰能力和稳定性强。

进一步、所述显示屏为触摸显示屏，触摸屏能方便工作人员对系统的设定，方便快捷，成本低。

进一步、所述主控FPGA芯片采用EP4CE15F17C8作为主控FPGA芯片，EP4CE15F17C8型主控芯片是小批量系统提高系统集成度最佳选择之一，可靠性高，操作简单，易学易用。

进一步、所述D/A转换芯片为16位分辨率的AD5683R转换芯片，一共有6块，本转换芯片功耗低，主控FPGA芯片通过SPI接口控制本转换芯片，数据的可靠性和抗干扰性进一步增强。

进一步、所述功放芯片为含热保护的PA-91和PA-13A，各有3块，3块PA-91输出电压功率信号，3块PA-13A输出电流功率信号。

进一步、所述信号采集反馈芯片为24位模数转换芯片ADS1278与高速DSP C6748组合而成，本结构的反馈修正部分主要包括2个部分：信号采集部分和计算反馈部分。采用ADS1278作为信号采集的核心芯片，其有效位数为24位，可以并行采集8路通道，采样率最高为144KHz。反馈计算模块采用DSP芯片C6748作为主控芯片，它产生采样时钟驱动ADS1278，接收并计算ADS1278采集的数据，通过RS232串口将修正数据传输到主控FPGA芯片，实现自动反馈。

进一步、所述信号采集反馈芯片与主控FPGA芯片之间采用RS232串口通信。

进一步、本功率源由3部分组成，波形生成系统、功放系统和反馈系统。其工作原理为：波形生成系统采用FPGA作为主控芯片，通过SPI接口控制DA芯片AD5683R利用DDS原理生成波形，信号波形经过二级低通滤波后，经过带热保护的PA-13A，以及PA-91功放模块放大后输出，同时利用标准PT,CT将功率信号转换为弱信号通过ADS1278以及高速DSP C6748进行采样计算反馈。通过串口RS232实现操作显示平台与主控FPGA之间的通信，调整波形的幅值、频率。

本实用新型的有益效果是：相对于一般传统的功率源相比，具有0.02级的精度等级，优于传统0.2级的功率源，弱信号采用数模转换方式输出，抗干扰能力较强，带有自动反馈控制芯片，稳定性强，可广泛的应用于电能计量系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体的实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示：本实用新型的一种基于FPGA芯片的功率源，包括显示屏、主控FPGA芯片、D/A转换芯片、功放芯片和信号采集反馈芯片，所述显示屏与主控FPGA芯片双向连接，所述主控FPGA芯片的输出端与D/A转换芯片的输入端连接，所述D/A转换芯片的输出端与功放芯片的输入端连接，所述功放芯片的输出端与信号采集反馈芯片的输入端连接，所述信号采集反馈芯片的输出端与主控FPGA芯片的输入端连接，本结构简单，弱信号采用数模转换方式输出，抗干扰能力和稳定性强。

本实施例中、所述显示屏为触摸显示屏，触摸屏能方便工作人员对系统的设定，方便快捷，成本低。

本实施例中、所述主控FPGA芯片采用EP4CE15F17C8作为主控FPGA芯片，EP4CE15F17C8型主控芯片是小批量系统提高系统集成度最佳选择之一，可靠性高，操作简单，易学易用。

本实施例中、所述D/A转换芯片为16位分辨率的AD5683R转换芯片，一共有6块，本转换芯片功耗低，主控FPGA芯片通过SPI接口控制本转换芯片，数据的可靠性和抗干扰性进一步增强。

本实施例中、所述功放芯片为含热保护的PA-91和PA-13A，各有3块，3块PA-91输出电压功率信号，3块PA-13A输出电流功率信号。

本实施例中、所述信号采集反馈芯片为24位模数转换芯片ADS1278与高速DSP C6748组合而成，本结构的反馈修正部分主要包括2个部分：信号采集部分和计算反馈部分。采用ADS1278作为信号采集的核心芯片，其有效位数为24位，可以并行采集8路通道，采样率最高为144KHz。反馈计算模块采用DSP芯片C6748作为主控芯片，它产生采样时钟驱动ADS1278，接收并计算ADS1278采集的数据，通过RS232串口将修正数据传输到主控FPGA芯片，实现自动反馈。

本实施例中、所述信号采集反馈芯片与主控FPGA芯片之间采用RS232串口通信。

本实施例中、本功率源由3部分组成，波形生成系统、功放系统和反馈系统。其工作原理为：波形生成系统采用FPGA作为主控芯片，通过SPI接口控制DA芯片AD5683R利用DDS原理生成波形，信号波形经过二级低通滤波后，经过带热保护的PA-13A，以及PA-91功放模块放大后输出，同时利用标准PT,CT将功率信号转换为弱信号通过ADS1278以及高速DSP C6748进行采样计算反馈。通过串口RS232实现操作显示平台与主控FPGA之间的通信，调整波形的幅值、频率。

本实用新型的有益效果是：相对于一般传统的功率源相比，具有0.02级的精度等级，优于传统0.2级的功率源，弱信号采用数模转换方式输出，抗干扰能力较强，带有自动反馈控制芯片，稳定性强，可广泛的应用于电能计量系统。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。