[實用新型]基于FPGA的多功能壓電泵驅動電源

有效

• 申請號: 201320346106.8
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN203399001U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 梁亮;李新波;蔣楠;周秀文;劉國君;楊志剛;聶磊;石要武
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種基于FPGA的多功能壓電泵驅動電源，其特征在于：是由輸入回路、前級AC-DC模塊、前級PWM調壓模塊、兩路DC-AC功率模塊、控制及驅動模塊組成，

輸入回路：P2為電源輸入端，輸入端P2與輸出端AC_220H、AC_220L間有保險絲F1、功率型NTC熱敏電阻RT1、薄膜電容C101、C102、?C103、C104、共模電感L_power，電容C101、C102、C103、C104和電感L_power構成低通濾波器；

供電模塊：通過AC_220H、AC_220L與輸入回路連接，設置有電源變壓器AC-DC_T1、整流橋AC-DC_D1、集成穩壓芯片AC-DC_U1、穩壓二級管AC-DC_D2、集成穩壓芯片AD-DC_U2和AC-DC_U3、六個用于濾波的電解電容、用于限流的電阻AC-DC_R1、用于電源指示燈的發光二極管LED；

前級AC-DC模塊的整流和功率因數校正回路：其輸入端的兩個接線端分別接輸入回路的輸出端的AC_220H、AC_220L，其電源輸入端接供電模塊的直流輸出端；

前級PWM調壓模塊：對應于PWM調壓模塊和反饋回路，MOSFET驅動芯片U1的電源輸入端VDD接輸入電路的輸出端，其輸入引腳INA接FPGA的PWM輸出引腳，輸出引腳OUTA通過電阻R3后接MOSFET的控制端；T1為變壓器；輸入電壓VIN為功率因數校正電路；電阻R1、電容C1和快速恢復二級管D1構成變壓器一次測的放電回路；變壓器副邊的輸出電壓經過快速恢復二級管D2整流和電容C4、C5及扼流圈L1濾波后作為模塊的輸出直流電壓；電容C3和電阻R2構成快速恢復二級管D2的保護回路；電阻R6～R9構成反饋回路；VFB接C8051F340的模擬信號輸入引腳；?最小系統電路C8051F340：C8051F340的引腳P0.0、P0.1作為串口1的輸入輸出引腳，經過電平轉換芯片MAX232后連接到DB9接口上；P0.4、P0.5為串口0的輸入輸出引腳，分別連接到FPGA的串口輸出輸入引腳上；P1.0～P1.5為六個按鍵的輸入端口；P1.7接前級PWM調壓模塊的電壓反饋信號VFB；P2.0～P2.2接第二路逆變橋的電流、電壓、溫度反饋信號；P2.3、P2.5、P2.6接第一路逆變橋的電壓、溫度、電流反饋信號；P2.4、P2.7接D5、D6指示燈；P3.0～P3.7接12864液晶屏的數據端串口中，P4.1～P4.6接12864液晶屏的各控制端口；C2D、C2CK為C2接口，連接到了JK2端口；

按鍵、串口通信、穩壓及液晶接口電路：按鍵電路的S1～S6按鍵通過KEY1～KEY6與C8051F340的KEY1～KEY6分別相連；U8為電平轉換芯片MAX232，J1為DB9接口；U9為穩壓芯片，由U9組成的穩壓電路為C8051F340單片機供電；液晶顯示屏LCD接C8051F340單片機的P3口，P41～P46與C8051F340單片機P41~P46相連；

?FPGA系統：PWM引腳接前級PWM調壓模塊的PWM輸入引腳，SPWM1_A～SPWM2_D為兩路SPWM輸出引腳，分別接兩路DC-AC逆變橋，RX0、TX0為串口輸入輸出引腳，接C8051F340單片機的TX0、RX0引腳；

?第一路驅動電路：U1的SPWM波輸入端HLN、LIN均加入了由三級管Q1、Q2和電阻R15、R16組成的互鎖電路；U2與此同理；SPWM1_A、SPWM1_B、SPWM1_C、SPWM1_D接FPGA系統的四個SPWM輸出引腳，即?FPGA系統中的SPWM1_A～SPWM1_D引腳；SPWM1_HO1、SPWM1_LO1、SPWM1_HO2、SPWM1_LO2通過排線接到兩路DC-AC功率模塊第一路逆變橋的四個MOSFET；U5為比較器LM393，其輸入信號為第一路逆變橋的電流反饋信號IFB_1，信號進入IR2110的過電流信號輸入引腳SD引腳，電壓反饋信號VFB1經過限流電阻后進入C8051F340的模擬信號采集引腳，溫度反饋信號TFB1經電阻分壓、限流后也進入C8051F340的模擬信號采集引腳，即C8051F340中的SPWM1_VFB、SPWM1_TFB引腳；

第二路驅動電路與第一路相同；

第一路DC-AC逆變橋：DC-AC逆變橋中端口P3通過排線連接到第一路驅動電路P3端口；輸入電壓VIN接前級PWM調壓模塊的輸出電壓Vout，輸入電壓經過電容C1、C2濾波后進入逆變橋；第一路逆變橋SPWM輸入信號SPWM1_HO1、SPWM1_LO1、SPWM1_HO2、SPWM1_LO2連接到第一路驅動電路中U1、U2的對應輸出引腳；VFB_1為電壓反饋信號，經過R13、R14、R15、C6、C7進入單片機C8051F340的AD輸入引腳；TFB_1為溫度反饋信號；P5端口輸出的為第一路正弦波電壓；

第二路DC-AC逆變橋與第一路相同。