基于fpga的车载电子设备浪涌冲击试验装置

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1、基于FPGA的车载电子设备浪涌冲击试验装置：该文介绍了一种全新的车载电子设备浪涌冲击试验装置。该装置是在传统的RC充放电脉冲生成电路原理的基础上以FPGA为控制核心，用大容量接触器进行脉冲种类的切换选择，并通过高速大功率IGBT管控制电容的充放电，实现浪涌脉冲的模拟冲击输出，达到浪涌冲击试验的目的。　　关键词：RC电路；FPGA；浪涌脉冲　　：TP368：B：1009-3044(2011)10-2414-03　　TheElectricalSurgeTestingInstrumentforElectronicEquipmentBasedonFPGA　　G

2、AOMing,NIUJiong　　(CollegeofEngineering,OceanUniversityofChina,Qingdao266100,China)　　Abstract:Thispaperintroducesapletelyneingtofinishchargeanddischargeinordertosimulateelectricalsurge.　　Keys和174V、脉宽460ms。波形如图3图4所示。　　以正脉冲为例（如图3），具体说明图和表中参数：　　1）UA是待测电子设备的工作电压，发生脉冲时，脉冲电压需要叠加在UA上，所以

3、在负脉冲的发生周期内，有一段波形电压实际上是正值，本系统的UA是12V/24V；　　2）上升时间tr，要求小于1μs；　　3）td是脉冲宽度，这一标准的五种波形中只有三种脉宽；　　4）Us是脉冲电压的峰值，共有五种；　　5）重复周期T是脉冲宽度td加上脉冲间歇，也只有三种值；　　6）重复次数N是需要对待测电子设备进行连续冲击的次数，虽然表中有规定值，但在系统中可以手动调节。　　2主电路设计　　2.1系统组成　　本系统分为外围脉冲发生电路系统与控制电路系统两部分。外围脉冲发生电路系统是用来产生浪涌脉冲的主电路，如图4所示，它由以下几部分组成：　　1）22

4、0V工频电源作为脉冲产生的功率源；　　2）220V/450V变压器和整流器；　　3）三组IGBT（IGBT1、IGBT2、IGBT3）及其控制电路板；　　4）充放电电路：包括充电电阻，三种充放电电容组（Ci，i=1,2,3），保护电阻，放电电阻；　　5）继电器与接触器；　　6）正负脉冲选择电路，正负脉冲选择电路用于选择脉冲的正负；　　7）12V/24V电源，用于电压的叠加和为继电器供电，IGBT3是控制12V/24V电压输入；　　2.2电阻R3的选择　　选择R3所遵循的的原则是：　　当：　　此时负载对系统时间常数的影响可以忽略，所以取：　　当Rl最小，

5、即负载最重时：　　待测电子设备的电源为24V，工作电流最大是2A，所以：　　取：　　得：　　实际取：　　2.3电容Ci的选择　　根据公式：　　可近似选择C1=220μF，C2=1000μF×3个，C3=10000μF×12个。　　由电容储能公式：　　得三种脉宽的电容储能为：OS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。　　控制电路系统主要包括电源电路、FPGA核心板、反馈采样电路和显示与键盘电路四部分，如图5所示。电源负责整个控制系统的供电。FPGA核心板是整个系统的控制核心，决定系统的工作时序，人机

6、界面，通过继电器、IGBT控制板与外围断路器、以及其他强电部分相连。它是由以下几部分组成：FPGA，FLASH，SDRAM，EPCS等，目的是使电路模块化，并以核心板为控制单位的对外电路进行控制。另外，FPGA工作速度很高，能够满足系统对于速度的要求。FPGA技术的使用，可以将大量时序工作交由底层硬件完成，不但满足了系统快速响应的设计要求，同时增加了系统的灵活性和可配置性，方便了系统的开发，缩短了开发周期。软件部分基本只参与应用层的设计，包括波形选择、参数调整、设备的启停控制和当前波形的显示。IGBT是主电路的开关，负责电容的充电与放电，但是FPGA不

7、能与IGBT直接相连，需要通过IGBT驱动模块来驱动IGBT。继电器是FPGA的IO口与外围强电电路相连接的中间设备，它可以通过隔离有效地保护弱电电路。反馈采样电路包括反馈电路和AD采样电路。反馈电路包括分压电阻，光电隔离，DA，比较器。它是将脉冲信号采集以后经分压电阻分压、光电隔离后与经过数模转换后的FPGA的预设值通过比较器进行比较，根据比较器的输出是否翻转来决定充电是否完成，以此控制脉冲的幅值。AD采样电路是是将采集回来的脉冲电压值送到FPGA，用于绘制波形电压。显示与键盘电路是人机界面部分，操可以通过显示屏看到设备目前的工作状态，也可以通过键盘

8、对设备进行编程，以得到想要的波形参数，如峰值、脉冲个数等。　　4工作时序　　这是一个典型的弱电