基于FPGA的固态功率控制器的设计与实现

摘要

随着航空技术的迅速发展，航空电子、武器、飞行控制系统越来越完善，飞机性能有了大幅度的提高，用电设备和用电量剧增，对供电质量也提出了新的要求。传统的机电式配电系统在智能化、可靠性等方面已不能满足大规模分布式配电系统的需要，采用模块化固态配电技术是当前机载、星载配电系统的发展趋势，也是研究热点之一。
　　研究以固态功率控制器原理、三级降栅压技术、负载状态在线检测技术、信号增益可编程放大技术、I2T反时限保护技术等为基础，设计了基于FPGA的固态功率控制器系统。首先重点研究了固态功率控制器的原理及结构，设计了固态功率控制器的硬件平台，同时研究了充分利用FPGA的内部资源实现了信号的可变增益放大、负载状态在线检测技术、系统的BIT上电检测，减少了外围器件的使用，降低了系统的复杂度；其次，为解决MOSFET的保护问题，深入研究了三级降栅压技术，克服了现有降栅压技术对受保护功率管对过流现象抑制不明显和受保护功率管在一个时延内反复开通、关断的问题；然后，根据实际工程的需要简化了过流保护中的反时限算法，使其在FPGA中计算更方便；最后，在实验室的环境下完成了基于FPGA的固态功率控制器软硬件的测试。