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基于FPGA的全数字化移相PWM控制器设计

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第 23卷第 1期

2009年 3月

南华大学学报 (自然科学版 )

Journal ofUn iversity of South China( Science and Technology)

Vol. 23 No. 1

M ar. 2009

文章编号: 1673- 0062( 2009) 01- 0056- 05

基于 FPGA的全数字化移相 PWM 控制器设计

陈文光¹, 饶益花², 韦瑞锦¹, 单长虹¹

( 1. 南华大学电气工程学院, 湖南衡阳 421001; 2. 南华大学数理学院, 湖南衡阳 421001)

摘ꢀ 要: 移相脉宽调制在大功率开关电源控制中有着广泛的应用. 本文介绍了一种新

型的基于 FPGA 的全数字化移相脉宽调制控制器, 并使用 VHDL 语言和有限状态机

法设计了控制器中 DPWM、ADC 等多个模块. 最后通过一台 500W /48V 样机对设计

的控制器进行可行性实验验证, 结果表明该数字控制器能实现预订的功能以及零电

压软开关, 效率达到 91% . 此方法设计的移相脉宽调制器的特点是能实现开关电源

控制的全数字化.

关键词: 可编程逻辑器件; 移相脉宽调制; 全数字化 PWM; 开关电源

中图分类号: TN 4 ꢀ ꢀ ꢀ 文献标识码: A

Design of A llD igital Phase- Shift PWM Controller based on FPGA

CHENWenꢀguang, RAO Yiꢀhua, WEIRuiꢀjin, SHAN Changꢀhong

( 1. School of E lectricalEngineering, Un iversity of Sou th China, H engyang, Hunan 421001, Ch ina;

2. School ofM athem atics and Physics Science, Un iversity of South China, H engyang, Hunan 421001, Ch ina)

Abstract: Phase- sh ift pulse w idth modu lation ( PWM ) has a w ide application in the

control field of h igh pow er sw itchingmode pow er supply ( SMPS). A novel all digital phase

- shift PWM controller based on FPGA w as proposed in the paper. Smi ultaneity, some

modules of controller includ ing DPWM and ADC w ere realized using VHDL and them ethꢀ

od of the fin ite statemach ine. To demonstrate the feasibility of th is controller, a 500W /48V

pow er supply prototype has been assemb led and tested. Expermi ental resu lts are shown the

digital controller can ach ieve the pred icted function, zero- voltage soft sw itch ing and effiꢀ

ciency is 91%. Characteristics of th is method are able to ach ieve sw itching pow er supply

controlled by all d igital.

K ey words: FPGA; Phase- Shift PWM; all d igital PWM; sw itching mode pow er supply

ꢀ

ꢀ 移相脉宽调制 ( PS- PWM )技术因其能实现

使用类似于 UC3875 等模拟芯片. 但设计实验时

还需要使用外部电阻、电容来确定开关频率、输出

信号之间的时序关系等, 同时由于制造高频变压

软开关技术, 具有较高的转换效率, 故近年来被研

究人员广泛应用于大功率电源控制中, 其控制是

收稿日期: 2008- 11- 12

ꢀ

基金项目: 湖南教育厅科研基金资助项目 ( 06C716).

作者简介: 陈文光 ( 1968- ), 男, 湖南茶陵人, 南华大学电气工程学院副教授, 硕士. 主要研究方向: 电力电子技术

与系统.

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