一种基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器，包括：用于通过编程产生脉冲信号的FPGA板卡；用于将FPGA板卡产生的脉冲信号放大的信号放大单元；用于连接FPGA板卡和所述放大单元，实现脉冲信号的平稳、有序、无干扰地传输的驱动电路单元；FPGA板卡、驱动电路单元、信号放大单元依次连接。本实用新型专利技术开创性地将FPGA板卡首次应用于大功率可编程脉冲控制器的结构设计中，提供一种新型结构的大功率可编程脉冲控制器，利用FPGA板卡的特性，可以快速产生脉冲信号。FPGA板卡只需要通过简单的驱动电路单元与后端的信号放大单元连接即可，系统结构简单，集成度高，可靠性好，安装和维护方便。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器
本技术涉及电力电子及自动化控制
，尤其涉及一种基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器。
技术介绍
随着科学技术的迅速发展，脉冲控制器在各个领域的应用越来越广泛。常见的有，应用于功率信号发生、模拟系统上，比如用于控制汽车空调风扇、鼓风机等设备；也可以用于模拟快速电压通断来对电子产品进行电性能测试。现有的脉冲控制器是基于微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)来做脉冲发生，再经过后端的放大模块进行放大后，形成脉冲信号输出。但本申请专利技术人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：现有的基于MCU的脉冲控制器，需要设计非常复杂的外围硬件电路与后端的放大模块连接，然后再进行编程实现。操作较繁琐，出现故障时，维修也比较麻烦。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器，解决了现有技术中基于MCU的脉冲控制器，需要设计非常复杂的外围硬件电路的技术问题，只需要简单的驱动连接电路即可实现，结构简单，使用和维护方便。本申请实施例提供了一种基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器，包括：用于通过编程产生脉冲信号的FPGA板卡；用于将所述FPGA板卡产生的脉冲信号放大的信号放大单元；用于连接所述FPGA板卡和所述信号放大单元，实现所述脉冲信号的平稳、有序、无干扰地传输的驱动电路单元；所述FPGA板卡输出端连接所述驱动电路单元输入端，所述驱动电路单元输出端连接所述信号放大单元输入端。优选地，所述基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器还包括用于将所述信号放大单元产生的放大后的脉冲信号输出的信号输出单元，所述信号放大单元输出端连接所述信号输出单元。优选地，所述信号放大单元为MOSFET场效应管。优选地，所述驱动电路单元包括第一电阻，第一电阻一端连接所述FPGA板卡输出端，第一电阻另一端连接半桥驱动芯片的IN脚，半桥驱动芯片的VB脚连接第二电容一端、第三电容一端和二极管负极，半桥驱动芯片的VS脚连接第二电容另一端和第三电容另一端；半桥驱动芯片的VCC脚连接第四电容一端、第五电容一端、二极管正极及电源，半桥驱动芯片的COM脚连接到第四电容另一端、第五电容另一端和接地极；半桥驱动芯片的HO脚连接第四电阻一端，第四电阻另一端连接稳压二极管负极、第五电阻一端及MOSFET场效应管的栅极，MOSFET场效应管的源极连接稳压二极管正极和第五电阻另一端，MOSFET场效应管(Q)的漏极连接电源。更优选地，所述半桥驱动芯片的IN脚连接第二电阻一端，第二电阻另一端接地。更优选地，所述半桥驱动芯片的SD脚连接第三电阻一端和第一电容一端，第三电阻另一端连接电源，第一电容另一端接地。更优选地，所述MOSFET场效应管的源极连接信号输出单元。更优选地，所述电源为12V直流电源。更优选地，所述第四电阻为可调电阻。更优选地，所述MOSFET场效应管的漏极连接第六电容一端，第六电容另一端接地。本申请实施例中提供的基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器的使用时的具体步骤如下：步骤S01：利用软件编程产生相应的脉冲控制信号代码，然后进行编译后形成编程比特流BIT文件，将BIT文件下载到FPGA板卡上，实现将软件代码硬件化；步骤S02：FPGA板卡产生脉冲信号，FPGA板卡产生的脉冲信号是很微弱的电平信号；步骤S03：FPGA板卡产生的脉冲信号通过驱动电路单元平稳、有序、无干扰地传输至MOSFET场效应管；步骤S04：MOSFET场效应管将FPGA板卡产生的信号放大，形成可以驱动大功率硬件设备的信号；步骤S05：信号输出单元将MOSFET场效应管放大后的脉冲信号输出至大功率硬件设备。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：(1)开创性地将FPGA板卡首次应用于大功率可编程脉冲控制器的结构设计中，提供一种新型结构的大功率可编程脉冲控制器，利用FPGA板卡的特性，可以快速产生脉冲信号。(2)FPGA板卡只需要通过简单的驱动电路单元与后端的信号放大单元连接即可，系统结构简单，集成度高，可靠性好，安装和维护方便。(3)利用MOSFET场效应管对FPGA芯片产生的PWM信号进行放大，可以形成能够驱动大功率硬件设备的信号，具有性能可靠、价格低廉、性价比高的优势。附图说明图1为本申请实施例中提供的基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器的结构框图；图2为本申请实施例中提供的基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器的电路图；图3为本申请实施例中提供的基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器的使用流程图。具体实施方式本申请实施例通过提供一种基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器，解决了现有技术中基于MCU的脉冲控制器，需要设计非常复杂的外围硬件电路的技术问题，只需要简单的驱动连接电路即可实现，结构简单，使用和维护方便。本申请实施例中的技术方案为解决上述串扰的问题，总体思路如下：FPGA(Field-ProgrammableGateArray)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(LogicCellArray)这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(ConfigurableLogicBlock)、输入输出模块IOB(InputOutputBlock)和内部连线(Interconnect)三个部分。FPGA是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列(如PAL、GAL及CPLD器件)相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能、又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。FPGA具有如下特点：1)采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。5)FPGA采用高速CMOS工艺，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器，其特征在于，包括：/n用于通过编程产生脉冲信号的FPGA板卡；/n用于将所述FPGA板卡产生的脉冲信号放大的信号放大单元；/n用于连接所述FPGA板卡和所述信号放大单元，实现所述脉冲信号的平稳、有序、无干扰地传输的驱动电路单元；/n所述FPGA板卡输出端连接所述驱动电路单元输入端，所述驱动电路单元输出端连接所述信号放大单元输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器，其特征在于，包括：
用于通过编程产生脉冲信号的FPGA板卡；
用于将所述FPGA板卡产生的脉冲信号放大的信号放大单元；
用于连接所述FPGA板卡和所述信号放大单元，实现所述脉冲信号的平稳、有序、无干扰地传输的驱动电路单元；
所述FPGA板卡输出端连接所述驱动电路单元输入端，所述驱动电路单元输出端连接所述信号放大单元输入端。


2.如权利要求1所述的基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器，其特征在于，还包括用于将所述信号放大单元产生的放大后的脉冲信号输出的信号输出单元，所述信号放大单元输出端连接所述信号输出单元。


3.如权利要求1所述的基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器，其特征在于，所述信号放大单元为MOSFET场效应管。


4.如权利要求1或3所述的基于FPGA板卡的大功率可编程脉冲控制器，其特征在于，所述驱动电路单元包括第一电阻(R1)，第一电阻(R1)一端连接所述FPGA板卡输出端，第一电阻(R1)另一端连接半桥驱动芯片(U1)的IN脚，半桥驱动芯片(U1)的VB脚连接第二电容(C2)一端、第三电容(C3)一端和二极管(D)负极，半桥驱动芯片(U1)的VS脚连接第二电容(C2)另一端和第三电容(C3)另一端；半桥驱动芯片(U1)的VCC脚连接第四电容(C4)一端、第五电容(C5)一端、二极管(D)正极及电源，半桥驱动芯片(U1)的COM脚连接到第四电容(C4)另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑金松，胡尔聪，卓桂强，
申请(专利权)人：上海尚毅测控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31