基于FPGA的数字化电源控制器的研究.pdf

目 录

第一章 绪论

.................................................................................................................................1

1.1 电源数字控制技术的发展

.......................................................................................1

1.2 可编程逻辑器件的发展及其特点

..........................................................................1

第二章 FPGA 数字系统设计技术

............................................................................................2

3.1 FPGA 工作原理、设计方法介绍

3.1.1 FPGA 基本原理 ........................................................................................................6

第四章 硬件描述语言 VHDL

第五章 电路模块设计

5.1 控制器供电

5.1.2 时钟模块................................................................................................................13

6.2 控制器整体功能验证

................................................................................................17

6.4 系统闭环实验波形

....................................................................................................17

总结

...............................................................................................................................................20

参考文献

......................................................................................................................................21

致谢

...............................................................................................................................................23

等各个领域，产生了显著的经济效益。现场可编程门阵列器件(Field

Programmable Gate Arrays)是近年来崭露头角的一类新型集成电路，它具有简

洁、经济、高速度、低功耗等优势，又具有全集成化、适用性强，便于开发和维

护(升级)等显著优点。这些特点顺应了电力电子电路的日趋高频化和复杂化发展

的需要，在越来越多的领域中 FPAG 得到了日益广泛的发展和应用。PWM 技术在

电力、电子、工业控制以及机械设备制造等很多行业的得到了重视，其实现方法

也不断地被改进和发展，目前 PWM 技术已经成为控制技术领域的一个热点，具有

广阔的应用前景和很大的市场价值。而在这些应用领域和产品设计当中，一个共

同的也是比较关键的问题就是一一如何产生所需的高质量高稳定度的各种各样

的 PWM 信号，因此，研究 PWM 发生器的设计方法无论从基础理论的发展，还是产

设计仿真以及实验验证。将开关电源控制器集成在一片 FPGA 芯片上，一方面提

高了控制芯片的工作效率，另一方面减少控制芯片的外围分立元件，从而达到提

高系统工作可靠性，增强系统的灵活性、适应性，减少 PCB 面积、降低成本。

基于 FPGA 的灵活性和可任意配置特性，本系统中各个功能模块通过单独配

置，可以作为独立模块下载到芯片中使用，具有很强的通用性; 当需要系统升级

或者系统功能扩展时，只需将现有系统移植到更高级的 FPGA 芯片，并加入需要

的功能模块即可，因此具有很强的移植性。

发展过程

[3]

数字系统是对离散形式的数字信息进行存储、传输、处理的逻辑子系统的集

合物。通常把门电路、触发器等称为逻辑器件。将由逻辑器件构成，能执行某单

一功能的电路，如计数器、译码器、加法器等，称为逻辑功能部件，把由逻辑功

能部件组成的能实现复杂功能的数字电路称为数字系统。复杂的数字系统可以分

割成若干个子系统，例如计算机就是一个内部结构相当复杂的数字系统。不论数

字系统的复杂程度如何，规模大小怎样，就其实质而言皆为逻辑问题，从组成上

说，是由许多能够进行各种逻辑操作的功能部件组成的，各种功能部件之间有机

配合，协同工作。这类功能部件，可以是小规模集成电路(SSI) 部件，也可以是

各种 MSI、LSI 逻辑部件，甚至可以是 CPU 芯片。