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基于FPGA的数控直流恒流源设计

浪潮电子信息产业股份有限公司苏振宇

引言(1)可手动设定输入电流值(范IV系列的EP4CE6E144C8器件，该芯

随着数字电子技术和电子设计自围0～4A)，输出电流范围是0～4A，片的I／O引脚为91根，内部RAM为

动化的发展，在计量领域、电量和非步进lmA；34KB，逻辑单元(LE)6272个。其

电量测量的仪表、工业控制系统中会(2)可同时显示电流的设定值和IO接口及内部资源可以满足该电源

普遍的应用数控直流恒流源。数控直实测值；系统的设计需求，通过硬件描述语言

流恒流源与传统稳压电流源相比，具(3)输出电流恒定，纹波小；VHDL设计数字状态机，实现FPGA对

有操作方便、输蹦电流稳定、精确度(4)输出电流精度高，与设定值各个模块的控制。

高等特点。的误差小于linA。2．DAC转换电路

DAC模块采用TI公司的l2位DAC

系统功能简介系统总体设计转换器TLV5638，转换精度高，该

本文设计的恒流源以FPGA为控本数控直流恒流源的原理如图1所DAC模块的输出电压是后面V／I转换

制核心，包括FPGA主控模块、键盘示，各个模块的功能及采用的芯片型电路的输入。

输入模块、LCD显示模块、模数转换号介绍如下。3．V／I转换电路

(ADC)电路、电压一电流(V／I)转1．主控模块V／I转换电路由运算放大器和三

换电路和数模转换(DAC)电路。通采用FPGA作为主控模块，负责极管设计实现，其中的运算放大器采

过键盘设定好期望输出的电流值后，控制其他模块的工作，进行数字信号用了LM324。

FPGA通过状态机对该设定值进行数处理等。FPGA作为控制核心，其工4．ADC转换电路

字处理，经DAC电路输出电压，再作效率关系到系统的效率和稳定性。ADc模块的作用是对恒流源输

经过V／1转换电路后输出相应的电流FPGA选用美国Altera公司CYclone出的电流进行实时的采集，转换成数

值。FPGA通过采样V／I转换电路上

串接的采样电阻的电压，计算出此时

电路的输出电流值并与设定值进行比Ⅱ

较，以控制DAC电路的输出，从而实

现对恒流源的输出电流进行调节，使

输出电流能实时与设定值保持一致。

该数控直流恒流源具有以下功

能：图1数控直流恒流源的原理框图

www．epc．COITI．cn·2O17年12月。幸日=ll子

一_应用设计Aa的，，s

平，FPGA进入Displayl状态，控制

LCD芯片显示设定的电流值；

(3)F