[实用新型]基于FPGA的多功能压电泵驱动电源

说明书

技术领域

本发明属于电源领域。

背景技术

压电泵是近年来开发的一种新型泵，是压电驱动器的一个重要分支。它以其独特的工作方式和特殊的性能日益受到各国学者的广泛重视，因此世界各国都竞相开展对压电泵驱动电源的研究。现有的驱动电源大多采用高压运算放大器构成电压放大、功率放大或两者组合式驱动电源，其具有静态性能好、集成度高、结构简单等优点，但其输出电流小，动态性能受到限制，并且高压运算放大器普遍价格偏高，不利于实际应用。目前学者研究的压电泵驱动电源，也大多集中在单路输出，虽然频率和幅值（峰峰值）均可调节，但相位无法调节。对于具有两个或两个以上腔体的多腔泵，由于其需要各腔驱动电源相位有一定差值，目前现有的驱动电源就不能满足要求了。

发明内容

本发明的目的是提供可实现两路正弦波输出，其输出频率、幅值（峰峰值）和相位均可调节的基于FPGA的多功能压电泵驱动电源。

本发明是由输入回路、前级AC-DC模块、前级PWM调压模块、两路DC-AC功率模块、控制及驱动模块组成，

输入回路：P2为电源输入端，输入端P2与输出端AC_220H、AC_220L间有保险丝F1、功率型NTC热敏电阻RT1、薄膜电容C101、C102、 C103、C104、共模电感L_power，电容C101、C102、C103、C104和电感L_power构成低通滤波器；

供电模块：通过AC_220H、AC_220L与输入回路连接，设置有电源变压器AC-DC_T1、整流桥AC-DC_D1、集成稳压芯片AC-DC_U1、稳压二级管AC-DC_D2、集成稳压芯片AD-DC_U2和AC-DC_U3、六个用于滤波的电解电容、用于限流的电阻AC-DC_R1、用于电源指示灯的发光二极管LED；

前级AC-DC模块的整流和功率因数校正回路：其输入端的两个接线端分别接输入回路的输出端的AC_220H、AC_220L，其电源输入端接供电模块的直流输出端；

前级PWM调压模块：对应于PWM调压模块和反馈回路，MOSFET驱动芯片U1的电源输入端VDD接输入电路的输出端，其输入引脚INA接FPGA的PWM输出引脚，输出引脚OUTA通过电阻R3后接MOSFET的控制端；T1为变压器；输入电压VIN为功率因数校正电路；电阻R1、电容C1和快速恢复二级管D1构成变压器一次测的放电回路；变压器副边的输出电压经过快速恢复二级管D2整流和电容C4、C5及扼流圈L1滤波后作为模块的输出直流电压；电容C3和电阻R2构成快速恢复二级管D2的保护回路；电阻R6～R9构成反馈回路；VFB接C8051F340的模拟信号输入引脚； 最小系统电路C8051F340：C8051F340的引脚P0.0、P0.1作为串口1的输入输出引脚，经过电平转换芯片MAX232后连接到DB9接口上；P0.4、P0.5为串口0的输入输出引脚，分别连接到FPGA的串口输出输入引脚上；P1.0～P1.5为六个按键的输入端口；P1.7接前级PWM调压模块的电压反馈信号VFB；P2.0～P2.2接第二路逆变桥的电流、电压、温度反馈信号；P2.3、P2.5、P2.6接第一路逆变桥的电压、温度、电流反馈信号；P2.4、P2.7接D5、D6指示灯；P3.0～P3.7接12864液晶屏的数据端串口中，P4.1～P4.6接12864液晶屏的各控制端口；C2D、C2CK为C2接口，连接到了JK2端口；

按键、串口通信、稳压及液晶接口电路：按键电路的S1～S6按键通过KEY1～KEY6与C8051F340的KEY1～KEY6分别相连；U8为电平转换芯片MAX232，J1为DB9接口；U9为稳压芯片，由U9组成的稳压电路为C8051F340单片机供电；液晶显示屏LCD接C8051F340单片机的P3口，P41～P46与C8051F340单片机P41~P46相连；

 FPGA系统：PWM引脚接前级PWM调压模块的PWM输入引脚，SPWM1_A～SPWM2_D为两路SPWM输出引脚，分别接两路DC-AC逆变桥，RX0、TX0为串口输入输出引脚，接C8051F340单片机的TX0、RX0引脚；