基于cpld的pwm发生器设计new

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1、基于CPLD的PWM发生器设计APWMgeneratordesignedwithCPLD耿伟松，于海东GENGWei-song,YUHai-dong（扬州大学能源与动力工程学院，扬州225009）摘要：H形桥式变换器在多种动力系统中有着广泛的应用。在电机控制中，H桥中开关的控制一般采用PWM控制技术。采用VHDL硬件描述语言设计了基于CPLD的PWM发生器，并使用Max+PlusⅡ进行仿真验证，仿真结果验证了设计的正确性。设计中采用了一种巧妙的方法来实现，其原理简单。基于CPLD的PWM发生器将会简化控制系统的硬件和软件设计，获得更高的开关频率，其应用这将大

2、大简化直流电机控制系统的设计并且改善系统的控制性能。关键词：H桥；PWM发生器；CPLD；VHDL；Max+PlusⅡ中图分类号：TM383.6文献标识码：B　文章编号：1009-0134(2010)06-0151-03Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2010.06.500引言基于微处理器的软件控制技术来实现，但随着高速开关器件的涌现，对于复杂的调制技术，即使采自从全控型电力电子器件问世以后，就出现用最先进的DSP（数字信号处理器）也很难实现。了采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式，形成[1]随着超大规模集成电路的集成度和工艺水平了直

3、流PWM调速系统。脉宽调制变换器的作的不断提高，专用集成电路ASIC的设计成本在不用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电断降低。CPLD/FPGA是实现ASIC的主流器件，它源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序们具有极大的灵活性和通用性，工作速度快，开列，从而改变平均输出电压的大小，以调节电机发效率高，成本低，可靠性好。近年来，CPLD在转速。电机控制系统中的应用收到了系统设计人员越来PWM变换器电路有多种形式，可分为可逆和越多的重视。用CPLD来设计PWM发生器将会简不可逆两大类。其中可逆PWM变换器主电路有多化控制系统的硬件和软件设计，获得更高

4、的开关种形式，最常用的是桥式（H形）电路。桥式变换频率，减少微处理器的计算工作量。器在许多动力系统中得到了广泛的应用（如直流VHDL具有与具体硬件电路无关和与设计平台驱动，直流-交流逆变器，开关电源等等）。无关的特性，并且具有良好的电路行为描述和系1PWM发生器的设计统描述的能力，并在语言易读性和层次化、结构桥式变换器应用在直流电机调速系统中的化设计方面表现了强大的生命力和应用潜力[2]，因主要电路结构如图1所示，开关控制基本上采用此本文选用VHDL语言进行编程，用一片CPLD设PWM技术。计了PWM发生器。由于桥式PWM变换器的工作状态是确定的，[3]所以

5、采用状态机方式来编程也是情有可原，虽然只有六个状态，但其程序实现起来是很复杂的。用数字比较器代替模拟比较器、用线性计数器代[4,5]替锯齿波发生器来产生PWM信号的设计方法也很繁琐。在分析了桥式PWM变换器工作原理的基图1桥式变换器原理图础上，本文采用了一种巧妙的方法来设计，其原PWM信号发生器一般是通过模拟电路或者是理简单，程序容易实现。收稿日期：2010-03-24作者简介：耿伟松（1990－），男，江苏连云港人，本科在读，研究方向为电气工程及自动化。第32卷第6期2010-6【151】图2为所设计的PWM发生器端口图，各引脚主要功能如下：RESET：复

6、位信号，输入，高电平有效，复位后发生器处于初始状图2PWM发生器端口图态。CLK：时钟信号，输入，用来接收外部时钟电路产生的信号。WR：写信号，输入，低电平有效。若其有效，则装入计数器初值。EN：使能信号，输入，高电平有效。若其有效，则计数器开始计数。PWMH：输出信号，控制图1中的开关S1和S4。若PWMH=’1’，则开关闭合，否则断开。PWML：输出信号，控制图1中的开关S2和S3。若PWML=’1’，则开关闭合，否则断开。HCNT：HCNT计数器的数据输入端口，宽度3位。其初值的大小决定PWMH信号的作用时间。图3PWM发生器设计流程图LCNT：LCN

7、T计数器的数据输入端口，宽度3DCNT:INSTD_LOGIC_VECTOR(N-1位。其初值的大小决定PWML信号的作用时间。DOWNTO0);DCNT：DCNT计数器的数据输入端口，宽度PWMH,PWML:OUTSTD_LOGIC);2位。其初值的大小决定死区的持续时间。为避免ENDPWM;图1中处于同一个桥臂的两个开关S1、S3或者S2、ARCHITECTUREbehavOFPWMISS4的同时导通所引起的短路，特设置此间隔时间。SIGNALHCNT_DTA,LCNT_DTA:STD_若该PWM信号发生器应用在基于微处理器的LOGIC_VECTOR(M

8、-1DOWNTO0);电机控制系统中，则HCNT、L