fpga-3c25开发板的研制----论文

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1、本科毕业设计第II页共II页目录1引言11.1灯丝电源发展及现状11.2灯丝电源发展前景11.3设计要求22方案选择32.1SPWM信号产生选择32.2逆变部分选择33总体方案设计44硬件设计54.1PFC和辅电板54.1.1PFC电路54.1.2辅电电路84.2功率底板114.2.1取样电路114.2.2脉冲分配电路124.2.3逆变驱动电路124.2.4滤波电路154.3单片机控制板164.3.1C8051F120介绍164.3.2C8051F120单片机电源、晶振、复位及JTAG电路214.3.3C8051F120单片机AD及比较器电路214.3.4C8051F120单片机串行口电路2

2、24.3.5系统故障指示电路234.3.6显示电路244.3.6键盘电路25本科毕业设计第II页共II页5软件设计285.1主程序设计285.2显示程序设计305.3键盘扫描程序设计325.4AD采样程序设计345.5串行口发送程序设计355.6PWM程序设计376系统调试386.1硬件调试386.2软件调试38结论40致谢41参考文献42本科毕业设计第42页共42页1引言1.1灯丝电源发展及现状随着电子工业的飞速发展，电源作为供电装置正经历着日新月异的变化。在工业生产，科学研究，甚至日常生活中都要用到各种各样的电源。电源的种类随着电子元器件的更新换代而增加，目前已经发展出多种电源类型。灯丝

3、电源作为电源的一种，采用先进的开关电源电路和自适应技术，能自动判断大功率电子管内阻的大小来平滑电压并使大功率电子管工作在高精度状态，解决了大功率电子管灯丝因冷态电阻小易受电流冲击而产生的各类故障，延长电子管使用寿命。早期的灯丝电源供电，一般是采用变压器降压，二极管整流，LC滤波的电路，这类电路的电压输出稳定度取决于电网电压的稳定度，而目前我国一般工业用电电网电压的稳定度约在10%-20%左右，电网电压的波动直接影响着灯丝变压器的输出电压，而灯丝电压的不稳定就导致灯丝加热温度的变化，进而影响电子管的工作状态的稳定，从而导致灯丝使用寿命降低。目前各电源厂商生产的灯丝专用稳压电源有两个特点：一是采

4、用高精度的开关稳压电源技术，稳压精度高，效率高，节能；二是采用零起点平滑加电压，从根本上解决电流浪涌冲击的问题，从而减少电子管碰极故障，同时为电子管灯丝提供一个稳定的工作环境，以达到延长电子管寿命的目的。将开关稳压电源电路与平滑控制电路组合，开关稳压电源提供高精度的稳压输出，平滑控制电路采取从零开始平滑提升PWM输出脉冲宽度的办法，利用其输出电压随PWM的脉宽相应改变的原理，达到输出电压从零平滑升高的目的。1.2灯丝电源发展前景随着集成电路技术的不断发展，脉宽调制电路（PWM）技术也得到很大提高，大部分灯丝电源都采用PWM来作为控制电路。目前各种灯丝电源已经广泛应用于广播电视、舰艇船舶、医疗

5、设备等领域，显示出强大的生命力。灯丝电源的使用，能够节约电子管或X射线管本科毕业设计第42页共42页经费，而且能够免除因换管时重新调整发射机幅频特性的工作，减少了电子管或X射线管维护工作量，取得了一定的经济效益和社会效益。目前，国内专门生产灯丝电源的电源厂商还比较少，而灯丝电源的应用领域正日益扩大，应用于灯丝电源设计与制造的技术也在不断提高。因此，灯丝电源的设计与应用发展前景广阔。1.3设计要求AC-AC灯丝电源输入为交流220V±15%，输出电压为交流170～230V可调，输出频率为50Hz±5%，输出最大功率为152W，输出电流为交流0.63A，输出电压负载调整率≤±3％，输出电压线网调

6、整率≤±1％，软启动时间小于30秒。该电源具有以下保护措施：输入欠压保护，输入过压保护，输出欠压保护，输出过压保护，输出欠流保护，输出过流保护，各种故障有报警指示。本科毕业设计第42页共42页2方案选择2.1SPWM信号产生选择方案一：由SPWM专用芯片SA828系列配微处理器直接生成SPWM信号，再驱动逆变器。因为SA828是由规则采样法产生SPWM（正弦波脉冲宽度调制）信号的，故不易实现闭环控制，软件控制不灵活。方案二：采用单片机内部自带的PWM（脉冲宽度调制）模块产生SPWM信号并驱动逆变器。该方案外围电路简单，利用软件产生SPWM信号，硬件简单、成本低、软件控制灵活，调试工作量小，易

7、实现。为便于实现设计要求，本系统选择方案二。2.2逆变部分选择方案一：由2片半桥驱动芯片IR2110和4只IGBT（10N120BND）组成全桥从而进行DC-AC逆变。该方案成本低、软件控制较容易。方案二：采用IPM模块PM75DSA120，其内部集成两个驱动芯片和四个IGBT。由于PM75DSA120是集成智能功率模块，所以其内部包含各种保护电路，驱动部分和逆变部分布局较紧密，逆变效果好。该方案外围电路简单