一种方波激磁电路制造技术

本实用新型专利技术一种方波激磁电路属于电子工程领域，尤其涉及在航空机载设备领域中一种基于FPGA实现的功率放大型方波激磁电路。本实用新型专利技术采取方案为：采用FPGA输出的小幅度，低驱动能力的方波信号，经驱动器小幅放大为可开关三极管的方波信号，再利用开关功率放大级电路的三极管，导通和关断功率放大电路中的功率MOSFET，产生大幅度和高驱动能力的方波信号。本实用新型专利技术的有益效果为：通过控制三极管及功率场效应管产生所需的方波激磁电源；方波激磁电源的频率和大小可方便地通过调节FPGA的输出及供电的正负电源调节。

【技术实现步骤摘要】
一种方波激磁电路
本技术一种方波激磁电路属于电子工程领域，尤其涉及在航空机载设备领域中一种基于FPGA实现的功率放大型方波激磁电路。
技术介绍
在航空机载设备中，直流/交流转换技术被广泛应用于传感器激励，控制器解调参考等多个领域。机载设备中通常使用的作动器传感器激磁电源产生电路示意图，CPLD分频得到需要的频率并输出数字码给D/A，D/A对数字码进行转换，输出具有固定频率和固定电压幅值的交流电源，该交流电源的基准频率由晶振提供，，交流电源所需的基准电压由电压基准电路实现，该基准连接D/A使其输出的交流电源幅值为电压基准所提供的电压值，D/A输出的具有固定频率和固定电压幅值的交流电源再通过功率放大电路，放大器将D/A输出的电压幅值调节到最终需求的值并提高交流电压驱动能力。电路中电容C2起隔直作用，电容C1起滤波作用使输出交流电源平滑，功率放大电路的增益为电容C1容抗与电阻R2阻抗并联后阻值与电阻R1阻值之比。该电路的特点是：输出电压幅值固定；只能输出交流电源；电路结构体积大。然而现阶段在航空领域，机载设备对于方波激磁的需求越来越多，大电压，高驱动能力的方波激磁电源缺不多见，在此背景下，本专利提出一种基于FPGA实现的功率放大型方波激磁电路结构，以此实现宽电压范围，并提供大电流驱动能力的方波激磁电源。本技术电路通过方波输入三极管的基极构成开关，以此开关控制功率MOSFET的导通与关断，以此将正负电压切割为方波信号，产生最终的方波激磁电源。相较于传统的DC/AC电路，该结构不需要D/A芯片，且将可编程器件由CPLD更新为现阶段已经十分成熟的FPGA，同时不需要放大器芯片，仅用三极管及MOSFET就可以完成功率放大，节省了芯片资源。相比于传统电路结构更加简洁、可靠、灵活、经济。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种基于FPGA实现的功率放大型方波激磁电路，该电路使用现阶段已经十分成熟的FPGA，仅用三极管及MOSFET就可以完成功率放大，结构简单，节省资源，可为机载设备提供大电压范围，高驱动能力的方波激磁电源。本技术采取的技术方案为：一种方波激磁电路，该电路包括FPGA，驱动器，功率放大级电路；FPGA，产生低幅值，小驱动能力的初始方波信号，同时可以通过FPGA程序改变最终产生的方波激磁电源的频率；驱动器，用于将FPGA产生的低幅值方波信号进行小幅度放大，满足后级电路的开关要求；功率放大级电路，接收驱动器输出的小幅度方波信号，对该信号进行功率放大，使其满足大输出范围，高驱动能力的要求；将驱动器的输出信号作为功率放大电路的输入，首先进行滤波处理，然后进入NPN及PNP管的基极；当该方波信号为高电平时，NPN管导通，并使得后级功率PMOS管导通，于是输出电压为正电源电压减去PMOS的源漏电压后的值；下一时刻，驱动器输出方波为低电平时，PNP管导通，功率NMOS管导通，于是输出点电平为负电源减去NMOS的源漏电压后的值；通过FPGA改变方波频率，驱动器控制方波的导通与关断，并将FPGA的输出信号放大为具有开关三极管的能力的方波信号，输入推挽式功率放大电路；功率放大电路中包含连接驱动器与三极管的电容C1与电阻R1，接地电容C2；开关三极管VT1、VT2，连接开关管与正负电源的电阻R2～R5；电阻R4的右端接正电源VCC；电阻R5的右端接负电源VEE；功率放大管VT3、VT4的栅极分别接在R2与R4之间和R3与R5之间；其中VT1、VT2的发射极接地，方波输出点在VT3、VT4的漏极。驱动器输出的方波信号使得NPN及PNP管在饱和区和截至区交替工作，确保功率场效应管交替导通和关断，从而产生大幅值，高驱动能力的方波。本技术具有的优点和有益效果：不使用D/A及放大器芯片，而通过FPGA产生的方波经驱动器整形并小幅放大后用来开关三极管，实现对功率MOSFET级的导通与关断，最终产生大电压范围，高驱动能力的方波激磁电源；通过调节FPGA的输出频率可对方波激磁电源的频率进行变化。同时，针对不同栅电压的功率MOSFET，可以调节R2与R4，R3与R5的电阻值，实现栅端控制电压的变化，控制功率MOSFET的导通状态。经供电电源的实践证实，本专利技术可适用于航空机载设备供电电源电路，为机载设备提供高驱动能力的方波激磁电源。附图说明图1为该技术电路的拓扑结构。图2传统DC/AC电源转换电路的电路结构图。图3为本技术中采用的包括FPGA、驱动器及功率放大电路的方波激磁电源电路结构图。具体实施方式一种方波激磁电路，其特征在于：该电路包括FPGA，驱动器，功率放大级电路；FPGA，产生低幅值，小驱动能力的初始方波信号，同时可以通过FPGA程序改变最终产生的方波激磁电源的频率；驱动器，用于将FPGA产生的低幅值方波信号进行小幅度放大，满足后级电路的开关要求；功率放大级电路，接收驱动器输出的小幅度方波信号，对该信号进行功率放大，使其满足大输出范围，高驱动能力的要求；将驱动器的输出信号作为功率放大电路的输入，首先进行滤波处理，然后进入NPN及PNP管的基极；当该方波信号为高电平时，NPN管导通，并使得后级功率PMOS管导通，于是输出电压为正电源电压减去PMOS的源漏电压后的值；下一时刻，驱动器输出方波为低电平时，PNP管导通，功率NMOS管导通，于是输出点电平为负电源减去NMOS的源漏电压后的值；通过FPGA改变方波频率，驱动器控制方波的导通与关断，并将FPGA的输出信号放大为具有开关三极管的能力的方波信号，输入推挽式功率放大电路；功率放大电路中包含连接驱动器与三极管的电容C1与电阻R1，接地电容C2；开关三极管VT1、VT2，连接开关管与正负电源的电阻R2～R5；电阻R4的右端接正电源VCC；电阻R5的右端接负电源VEE；功率放大管VT3、VT4的栅极分别接在R2与R4之间和R3与R5之间；其中VT1、VT2的发射极接地，方波输出点在VT3、VT4的漏极。驱动器输出的方波信号使得NPN及PNP管在饱和区和截至区交替工作，确保功率场效应管交替导通和关断，从而产生大幅值，高驱动能力的方波。下面结合说明书附图对本技术做详细说明。本技术组成框图共由三部分组成(图3)，包括：FPGA、驱动器、推挽式功率放大电路。本技术的详细设计过程如下：初始方波信号由FPGA产生，其电压低且驱动能力很小，经过驱动器后，FPGA的输出信号被小幅放大，同样为方波信号，用来控制三极管，使其具有开关能力。电容C1具有阻止直流低频信号流入三极管的基极，电阻R1和电容C2形成RC滤波，经滤波处理后的方波信号进入NPN及PNP管的基极。当该方波信号为高电平时，NPN管VT1导通，高电源VCC与地之间通过R2，R4，VT1流过电流，R2与R4之间节点的电平被拉低，该节点连接功率PMOS管VT3的栅极，此时VT3管导通，于是输出电压VOUT的电平为正电源电压VCC减去PMOS的源漏电压VDS后的值；下一时刻，驱动器输出方波为低电平时，PNP管VT2导通，负电源VEE与地之间通过R3，R5，VT2流过电流，R3与R5之间节点的电平被拉高，该点连接功率NMOS管VT4的栅极，使得VT4管导通，于是输出点VOUT的电平为负电源电压VEE减去NMO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方波激磁电路，其特征在于：该电路包括FPGA，驱动器，功率放大级电路；FPGA，产生低幅值，小驱动能力的初始方波信号，同时可以通过FPGA程序改变最终产生的方波激磁电源的频率；驱动器，用于将FPGA产生的低幅值方波信号进行小幅度放大使功率放大级电路中的三极管及MOS管能够正常工作；功率放大级电路，接收驱动器输出的小幅度方波信号，对该信号进行功率放大；将驱动器的输出信号作为功率放大电路的输入，首先进行滤波处理，然后进入NPN及PNP管的基极；当该方波信号为高电平时，NPN管导通，并使得后级功率PMOS管导通，于是输出电压为正电源电压减去PMOS的源漏电压后的值；下一时刻，驱动器输出方波为低电平时，PNP管导通，功率NMOS管导通，于是输出点电平为负电源减去NMOS的源漏电压后的值；通过FPGA改变方波频率，驱动器控制方波的导通与关断，并将FPGA的输出信号放大为具有开关三极管的能力的方波信号，输入推挽式功率放大电路；功率放大电路中包含连接驱动器与三极管的电容C

【技术特征摘要】
1.一种方波激磁电路，其特征在于：该电路包括FPGA，驱动器，功率放大级电路；FPGA，产生低幅值，小驱动能力的初始方波信号，同时可以通过FPGA程序改变最终产生的方波激磁电源的频率；驱动器，用于将FPGA产生的低幅值方波信号进行小幅度放大使功率放大级电路中的三极管及MOS管能够正常工作；功率放大级电路，接收驱动器输出的小幅度方波信号，对该信号进行功率放大；将驱动器的输出信号作为功率放大电路的输入，首先进行滤波处理，然后进入NPN及PNP管的基极；当该方波信号为高电平时，NPN管导通，并使得后级功率PMOS管导通，于是输出电压为正电源电压减去PMOS的源漏电压后的值；下一时刻，驱动器输出方波为低电平时，PNP管导通，功率NMOS管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌熠，刘正，秦明，胡文翔，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，石家庄海山航空电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61