利用fpga芯片实现pwm电源 realize a pwm power based on fpga chip.pdfVIP

第36卷第11期 信息化研究 V01．36No．1l 2010年11月 InformatizationResearch NOV．2010 利用FPGA芯片实现PWM电源 杨君，孟志华，杨俊 (武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北省武汉市430081) 摘 要：为了解决模拟汽车电磁阀的工作状态设计了一种对基于FPGA的PWM电源，该测试电 源在硬件上以单片机作为控制核心，控制FPGA芯输出所需的PWM波形，通过软件模块化的方式实 现了测试电源输出的电压幅度、频率和占空比在指定时间范围内可按周期连续变化的功能。实践证 明：该电源很好地满足了不同种类电磁阀实际工作状态的模拟需求。 关键词：PWM；占空比；FPGA 中图分类号：TP216 O引言 案做了比较，选取了一种设计方案。 1．1需求说明 PWM(脉宽调制)是利用微处理器的数字输出来 本电源是专门为模拟汽车在行驶过程时电磁阀供 对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应 电时的工作状态，以此来测试电磁阀长时间工作性能 用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域 指标而设计的数字可调式脉冲电源，由于电磁阀是电 中【I-2]。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号 感性负载，因此本电源不但电压、频率、占空比都要连 都是数字形式的，无需进行数模转换。目前市场上普 续可调，而且其还应具有快速启动特性，可以瞬间输出 遍存在的PWM芯片大都是功能比较单一，本电源是 大电流。系统具体要求如下： 为了模拟汽车电磁阀的工作状态，即电磁阀工作时其 1)电源输出电压范围0一+36V，最小精度为0．OlV； 两端电压的变化情况。在汽车行驶过程中，加在电磁 2)电源输出频率可调范围为0—25kHz，最小精 阀两端的电压状态往往会因为各种外界因素(比如突 度为lHz； 然刹车)发生随机变化，使得电压在一段时问内不再 3)占空比在0％一100％范围内可调； 是直流电平而是表现为方波的情况。经过大量的数据 4)可以设置变化周期，周期为10s的整数倍； 表明出现的方波的电压幅度在0一+36V之间变化， 5)系统输出电流最大可达lOA； 频率可在0～25kHz之间变化，占空比从O％一100％。 6)系统输出的方波波形较好，可以连续变化，误 因此只要设计一个能输出这个范围的脉冲电源，按一 差不超过1％。 定的周期给电磁阀提供变化的脉冲，就可以很好的满 1．2系统设计总体说明 足模拟大多数电磁阀的工作状态的模拟需求。本文设 系统设计大致分两部分：一部分是PWM信号的 计的测试电源输出脉冲的电压幅度、频率和占空比可