资源描述：
《基于fpga实现的一种新型数字锁相环》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、《现代电子技术》2007年第4期总第243期þ集成电路ü基于FPGA实现的一种新型数字锁相环张文,姚福安,侯磊(山东大学控制科学与工程学院山东济南250061)摘要:针对高频感应加热电源中用传统的模拟锁相环跟踪频率所存在的问题,提出一种非常适合于高频感应加热的新型的数字锁相环。使用FPGA内底层嵌入功能单元中的数字锁相环74HCT297,并添加少量的数字电路来实现。最后利用仿真波形验证该设计的合理性和有效性。整个设计负载范围宽、锁相时间短,现已成功应用于100kHz/30kW的感应加热电源中。关键词:数字锁相环;FPGA;VHDL;感应加热中
2、图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1004373X(2007)0418303ANewDigitalPhaseLockedLoopBasedonFPGAZHANGWen,YAOFuan,HOULei(InstituteofControlScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan,250061,China)Abstract:AimingatthedisadvantageofthetraditionalanalogPLLinthehighfrequencyinductionheatingp
3、owersupply.Anewdigitalphaselockedloopisproposed.Itisespeciallyapplicableforhighfrequencyinductionheatingpowersupply.Itisbasedon74HCT297whichisintegratedinFPGAtools,andaddsomedigitalcircuitforit.Intheend,usingemulationmodetoverifytheavailableofthenewPLL.Thisdesigncanbeapplie
4、dtoawiderangeofloads.Andtimeisshorttolockphase.ThisnewPLLisusedin100kHz/30kWhighfrequencyinductionheatingpowersupply.Keywords:digitalphaselockedloop;FPGA;VHDL;inductionheating时又不会过载,即提高了电源的负载适应性。可见锁相环1引言电路在感应加热电源中有着很重要的作用。感应加热是一种较理想的加热工艺,已广泛应用于金传统的方法是利用集成锁相环CD4046为核心,配合属熔炼、
5、焊接、表面淬火等热加工和热处理过程。随着现3525等PWM产生芯片组成的模拟电路进行控制,因而不代电力电子技术的飞速发展,以绝缘栅双晶体管(IGBT)可避免地存在线路复杂、元件易老化、工作点漂移以及一为代表的功率器件在越来越多的场合得到广泛的应用,他致性差导致的不便于调试等缺点。另外,由于使用的是模的负载是由感应圈和被加热的金属工件组成。从原理上拟器件,比较容易被仿造,保密性不强。为此,提出一种基可认为感应圈和工件是一个空心变压器。故负载可以等于FPGA的数字锁相环,并且将外围芯片尽可能多地集成效为一个电阻和电感串联。由于不同的被加热工件的等
6、在该芯片上,以实现对高频感应加热电源的频率跟踪与效电阻和电感及感应圈与工件间的互感系数不同,工件温控制。度等参数的影响,这个等效负载随时会改变。如果将高频2数字锁相环的工作原理交流电源直接接在感应圈上,感应圈和工件组成的负载功率因数低,无功功率较大,会浪费大量的电能,所以需要采由于FPGA芯片内集成的锁相环大部分都是应用在用串联或并联电容补偿无功功率。通信领域,所以锁相频率非常高,并不适合感应加热电源通常感应加热电源利用锁相环电路控制逆变器,一方的需要。但是在FPGA内底层嵌入功能单元中的数字锁面利用锁相环电路实现逆变器的输出电压自动跟踪负载
7、相环74HCT297,可以实现在中心频率附近的跟踪。的电流信号,使逆变器工作在准谐振状态或谐振状态,保如图1所示是一个异或门检测数字锁相环电路。其证整个加工过程中负载呈现一定的性质或负载侧在高功中异或门完成鉴相功能,当两信号存在相位差时,检相器率因数下运行,功率开关器件损耗也就减小了;另一方面的输出端输出一系列的窄脉冲,标明两信号之间的相位保证了电源在工件热态下能输出额定功率,而工件为冷态差。图1该芯片采用除K计数器作为环路滤波电路。在信号传输中由于噪声等干扰信号使得检相器产生随机的收稿日期:20060710超前或者滞后脉冲,这样就使得正常的
8、同步误差的输出变183微电子技术张文等:基于FPGA实现的一种新型数字锁相环得不可知。因此采用数字式滤波,从而在超前或者之后脉开发工具,设计者可以创建,组织和管理自
