基于CPLD控制的直流固态功率控制器的设计

摘要

本文介绍了一种利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计28V直流固态功率控制器的方法，对整个系统进行了详细的介绍和说明。固态功率控制器由控制和逻辑部件、固态开关部件和电流感受部件组成。控制和逻辑部件从上位机接收控制指令，根据接收的指令激励开关部件断开或闭合，同时依据SSPC的状态和来自电流感受部件的信息，向上位机提供状态和跳闸信号。电流感受部件测定负载电流的大小，如果存在过流，电流感受部件就向控制和逻辑部件发送跳闸信号。固态开关部件采用电力MOSFET做软开关，使得电路通断时，不会出现打火花的现象。在可编程逻辑区，运用硬件描述语言(VHDL)在CPLD上实现了SSPC的控制和逻辑功能。

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第一章绪论

1.1课题的研究背景

1.1.1飞机配电系统的控制与保护概述

1.1.2飞机配电系统的国内外发展现状

1.2论文的研究内容

1.2.1论文的选题依据及国内外现状

1.2.2论文的研究内容

第二章需求分析

2.1先进飞机负载研究

2.1.1电气负载分类

2.1.2供电中断要求和可靠性要求

2.2提出SSPC的功能需求

2.2.1功率要求

2.2.2时间要求

2.2.3可靠性要求

第三章方案设计

3.1 SSPC功能定义

3.2系统总体方案设计

3.2.1方案比较

3.2.2系统总体结构框图

3.2.3各功能模块详细说明

第四章硬件设计

4.1逻辑控制器件的选择

4.1.1处理器的选型

4.1.2 ALTERA系列 CPLD

4.2电力MOSFET的驱动和保护电路

4.2.1电力MOSFET的选择

4.2.2电力MOSFET主电路

4.2.3驱动电路的比较和选择

4.2.4保护电路的选择和工作过程分析

4.3信号采集电路

4.3.1模拟量采集电路

4.3.2开关量采集电路

4.3.3 I/O驱动与隔离电路设计

4.4电源模块

4.5 PCB板的设计

4.5.1 PCB板的布局与布线

4.5.2 PCB板抗干扰设计措施

第五章可编程逻辑区的设计

5.1基于FPGA/CPLD的设计方法

5.1.1自顶向下的设计方法

5.1.2自顶向下的设计流程

5.2面向FPGA/CPLD的开发流程

5.2.1 EDA技术的优势

5.2.2面向FPGA/CPLD的EDA开发流程

5.3各模块的详细设计

5.3.1 A/D数据采集模块

5.3.2开关量采集模块

5.3.3数据处理模块

5.3.4逻辑判断模块

第六章试验结果及系统可靠性分析

6.1试验数据分析

6.1.1 MOSFET开通关断波形的测试

6.1.2系统的联机调试

6.1.3反时限保护时间的测定

6.2系统可靠性分析

第七章总结与展望

7.1 SSPC研究总结

7.2前景与展望

参考文献

论文发表情况

致 谢