基于FPGA的大電流脈沖電流發(fā)生器的研究與設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2021-03-01 13:55
隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,脈沖發(fā)生器作為專業(yè)測試測量的常用信號源,在雷達(dá)、軍工、通信、醫(yī)療以及工業(yè)控制等各行各業(yè)被廣泛使用。由于不同行業(yè)對脈沖信號源有著各式各樣的需求,如輸出形式(電壓或電流)、產(chǎn)生的幅值大小、脈沖參數(shù)可調(diào)范圍、可持續(xù)時(shí)間以及負(fù)載范圍等等,因此市面上已有的脈沖發(fā)生器產(chǎn)品往往無法滿足某些有著特定需求的應(yīng)用,針對其不同需求則需要以其專用要求的指標(biāo)進(jìn)行特定開發(fā)定制。本文設(shè)計(jì)的電流脈沖發(fā)生器基于某軍工單位的特定需求,解決了電流脈沖幅值較低、寬度可調(diào)范圍有限以及負(fù)載固定的問題。主要設(shè)計(jì)思想是基于可編程邏輯門陣列(FPGA)作為主控芯片產(chǎn)生控制信號,控制信號經(jīng)濾波放大等模擬電路運(yùn)算并采用多路電流脈沖疊加后,通過控制選通開關(guān)的閉合時(shí)間疊加得到所需輸出,該脈沖輸出具有電流幅值較大和持續(xù)時(shí)間較長的特點(diǎn)。對控制信號的電路運(yùn)算使電流脈沖產(chǎn)生的上升與下降時(shí)間大大減少,而多路疊加的方法則解決了電流幅值較高導(dǎo)致功率較大的問題,使幅值可調(diào)且調(diào)節(jié)范圍較大(10.00A24.99A)。經(jīng)過上述電路產(chǎn)生的實(shí)際電流脈沖信號則通過高精度取樣電阻轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號后,采用基于過采樣原理的一階...
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
脈沖電流發(fā)生器工作等效電路
圖 2-2 脈沖電流的產(chǎn)生原理框圖(單路恒流源電路)及寬度控制信號均采用 PWM 波形式,控制模塊根據(jù)所需幅比,以得到幅值相等而寬度不相等的 PWM 波,即占空比可以 FPGA 內(nèi)部時(shí)鐘為參考時(shí)鐘,采用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)調(diào)節(jié)占空。其中,寬度控制信號直接由寬度決定占空比,寬度越大,信號則分為整數(shù)控制信號以及小數(shù)控制信號兩部分,整數(shù)電路產(chǎn)生固定幅值脈沖,占空比直接作用于開關(guān)器件;而進(jìn)行積分運(yùn)算,幅值越大,占空比越小,一定占空比的 PW由電容放電后,趨近一個(gè)穩(wěn)定值,最終得到小數(shù)幅值的脈WM 波產(chǎn)生及控制過程如下圖 2-3 所示。
圖 2-2 脈沖電流的產(chǎn)生原理框圖(單路恒流源電路)值以及寬度控制信號均采用 PWM 波形式,控制模塊根據(jù)所需幅值和占空比,以得到幅值相等而寬度不相等的 PWM 波,即占空比可變的課題以 FPGA 內(nèi)部時(shí)鐘為參考時(shí)鐘,采用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)調(diào)節(jié)占空比,M 波。其中,寬度控制信號直接由寬度決定占空比,寬度越大,占空控制信號則分為整數(shù)控制信號以及小數(shù)控制信號兩部分,整數(shù)部分流源電路產(chǎn)生固定幅值脈沖,占空比直接作用于開關(guān)器件;而小數(shù)M 波進(jìn)行積分運(yùn)算,幅值越大,占空比越小,一定占空比的 PWM 波,并由電容放電后,趨近一個(gè)穩(wěn)定值,最終得到小數(shù)幅值的脈沖電度 PWM 波產(chǎn)生及控制過程如下圖 2-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]脈沖電源儲能電容反向充電電壓釋放方法[J]. 劉建寶,邵英,秦昕昕. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2017(08)
[2]電流對灼熱橋絲式電雷管點(diǎn)火頭發(fā)火時(shí)間的影響[J]. 高文樂,周奧博,朱常勝,楊磊,羅衍濤. 爆破器材. 2017(01)
[3]基于Verilog HDL的PWM脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)[J]. 韓文強(qiáng),宋洪亮,桑運(yùn)曉,于會泳. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2016(06)
[4]陡脈沖發(fā)生器電路中雜散參數(shù)的分析和補(bǔ)償[J]. 呂東澔,張建勛,代煜. 工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2016(05)
[5]雙指數(shù)脈沖電流發(fā)生器的電路仿真計(jì)算[J]. 吳撼宇,張信軍,羅維熙,張少國. 強(qiáng)激光與粒子束. 2016(04)
[6]用于微機(jī)械陀螺表頭信號采集的∑-Δ ADC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 龍耀華,張嶸,周斌,李享. 壓電與聲光. 2015(06)
[7]1kA脈沖電流發(fā)生器測控電路設(shè)計(jì)[J]. 李紅梅,籍秀斌,王一豪,崔建旭. 電氣技術(shù). 2015(09)
[8]脈沖電流測量方法分析與比較[J]. 張建永,胡耀元,賈云濤,岳偉,張勝強(qiáng). 計(jì)測技術(shù). 2015(03)
[9]激光測距中數(shù)字鑒相器的設(shè)計(jì)[J]. 趙中民,習(xí)友寶. 激光與紅外. 2015(02)
[10]一種基于FPGA的PWM脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)[J]. 俞晨光,席自強(qiáng),李開成,周世平. 湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(02)
碩士論文
[1]基于FPGA數(shù)字化高頻脈沖電流電解電源的研制[D]. 石必利.廣東工業(yè)大學(xué) 2015
[2]一種16位Sigma-Delta ADC中抽取濾波器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 程成.北京交通大學(xué) 2014
[3]Sigma-Delta ADC數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 尚文明.電子科技大學(xué) 2013
[4]20A大功率恒流驅(qū)動器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 趙玲.吉林大學(xué) 2012
[5]脈沖發(fā)生器波形產(chǎn)生模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 張孝飛.長春工業(yè)大學(xué) 2012
[6]基于FPGA的PWM控制器設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D]. 任小青.西安科技大學(xué) 2011
本文編號:3057578
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
脈沖電流發(fā)生器工作等效電路
圖 2-2 脈沖電流的產(chǎn)生原理框圖(單路恒流源電路)及寬度控制信號均采用 PWM 波形式,控制模塊根據(jù)所需幅比,以得到幅值相等而寬度不相等的 PWM 波,即占空比可以 FPGA 內(nèi)部時(shí)鐘為參考時(shí)鐘,采用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)調(diào)節(jié)占空。其中,寬度控制信號直接由寬度決定占空比,寬度越大,信號則分為整數(shù)控制信號以及小數(shù)控制信號兩部分,整數(shù)電路產(chǎn)生固定幅值脈沖,占空比直接作用于開關(guān)器件;而進(jìn)行積分運(yùn)算,幅值越大,占空比越小,一定占空比的 PW由電容放電后,趨近一個(gè)穩(wěn)定值,最終得到小數(shù)幅值的脈WM 波產(chǎn)生及控制過程如下圖 2-3 所示。
圖 2-2 脈沖電流的產(chǎn)生原理框圖(單路恒流源電路)值以及寬度控制信號均采用 PWM 波形式,控制模塊根據(jù)所需幅值和占空比,以得到幅值相等而寬度不相等的 PWM 波,即占空比可變的課題以 FPGA 內(nèi)部時(shí)鐘為參考時(shí)鐘,采用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)調(diào)節(jié)占空比,M 波。其中,寬度控制信號直接由寬度決定占空比,寬度越大,占空控制信號則分為整數(shù)控制信號以及小數(shù)控制信號兩部分,整數(shù)部分流源電路產(chǎn)生固定幅值脈沖,占空比直接作用于開關(guān)器件;而小數(shù)M 波進(jìn)行積分運(yùn)算,幅值越大,占空比越小,一定占空比的 PWM 波,并由電容放電后,趨近一個(gè)穩(wěn)定值,最終得到小數(shù)幅值的脈沖電度 PWM 波產(chǎn)生及控制過程如下圖 2-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]脈沖電源儲能電容反向充電電壓釋放方法[J]. 劉建寶,邵英,秦昕昕. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2017(08)
[2]電流對灼熱橋絲式電雷管點(diǎn)火頭發(fā)火時(shí)間的影響[J]. 高文樂,周奧博,朱常勝,楊磊,羅衍濤. 爆破器材. 2017(01)
[3]基于Verilog HDL的PWM脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)[J]. 韓文強(qiáng),宋洪亮,桑運(yùn)曉,于會泳. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2016(06)
[4]陡脈沖發(fā)生器電路中雜散參數(shù)的分析和補(bǔ)償[J]. 呂東澔,張建勛,代煜. 工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2016(05)
[5]雙指數(shù)脈沖電流發(fā)生器的電路仿真計(jì)算[J]. 吳撼宇,張信軍,羅維熙,張少國. 強(qiáng)激光與粒子束. 2016(04)
[6]用于微機(jī)械陀螺表頭信號采集的∑-Δ ADC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 龍耀華,張嶸,周斌,李享. 壓電與聲光. 2015(06)
[7]1kA脈沖電流發(fā)生器測控電路設(shè)計(jì)[J]. 李紅梅,籍秀斌,王一豪,崔建旭. 電氣技術(shù). 2015(09)
[8]脈沖電流測量方法分析與比較[J]. 張建永,胡耀元,賈云濤,岳偉,張勝強(qiáng). 計(jì)測技術(shù). 2015(03)
[9]激光測距中數(shù)字鑒相器的設(shè)計(jì)[J]. 趙中民,習(xí)友寶. 激光與紅外. 2015(02)
[10]一種基于FPGA的PWM脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)[J]. 俞晨光,席自強(qiáng),李開成,周世平. 湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(02)
碩士論文
[1]基于FPGA數(shù)字化高頻脈沖電流電解電源的研制[D]. 石必利.廣東工業(yè)大學(xué) 2015
[2]一種16位Sigma-Delta ADC中抽取濾波器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 程成.北京交通大學(xué) 2014
[3]Sigma-Delta ADC數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 尚文明.電子科技大學(xué) 2013
[4]20A大功率恒流驅(qū)動器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 趙玲.吉林大學(xué) 2012
[5]脈沖發(fā)生器波形產(chǎn)生模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 張孝飛.長春工業(yè)大學(xué) 2012
[6]基于FPGA的PWM控制器設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D]. 任小青.西安科技大學(xué) 2011
本文編號:3057578
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