基于FPGA的PWM控制器設計及應用.pdf

1、數(shù)字電源與傳統(tǒng)的模擬電源相比具有靈活變換、精確控制、實時監(jiān)控、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，在近幾年得到高速發(fā)展，尤其在高端領域是模擬電源不能替代的。隨著越來越多的國際設計公司開始涉足數(shù)字電源，數(shù)字電源正成為電源領域的研究熱點。現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)是一種新型集成電路，可以將眾多的控制功能模塊集成為一體，具有集成度高、實用性強、高性價比、便于開發(fā)等優(yōu)點，因而具有廣泛的應用前景。
　　 本文研究和設計了一款基于FPGA 電壓控制型PW

2、M 數(shù)字控制器，控制器結構分三個部分：ADC、PID 控制器和數(shù)字PWM 發(fā)生器。根據(jù)ADC的分辨率和采樣率要求選用合適的A/D 轉換電路；數(shù)字PID 控制器是通過設計連續(xù)域的PID 控制器，利用零極點匹配方法將其轉換成離散域PID 控制器；數(shù)字PWM 發(fā)生器的設計是根據(jù)系統(tǒng)精度要求確定分辨率要求，經(jīng)分析比較各種方法后確定采用計數(shù)-比較方式實現(xiàn)。
　　 整個設計利用Altera 公司的EDA 工具Quartus Ⅱ軟件，采用自頂

3、向下的方法對該控制器進行了RTL級詳細設計，運用模塊化結構設計易于移植，整個控制系統(tǒng)便于功能擴展和升級。設計完成后，對各模塊和系統(tǒng)進行了仿真，最后將程序下載到EP2C5Q208C8N 芯片中進行了系統(tǒng)功能測試。
　　 數(shù)字控制器的系統(tǒng)驗證是先通過Simulink 建立系統(tǒng)模型，驗證控制器的環(huán)路補償特性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，然后將控制器應用于Buck 電路進行測試，測試結果表明紋波系數(shù)為1.6％；在負載或輸入電壓變化情況下，電源系統(tǒng)的輸出