[发明专利]一种基于FPGA的可配置数字固态配电系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的可配置数字固态配电系统，其特征在于：包括FPGA主控制器、配置电路和多个配电通道基本单元，其中每一个配电通道基本单元均包含有：隔离供电电路、驱动电路、信号调理电路、隔离电路、功率电路；配电对象为负载；

配置电路完成FPGA主控制器配置参数的存储及加载；通过FPGA主控制器完成对多个配电通道基本单元的并行控制，每一个配电通道基本单元实现一路功率配电输出，各配电通道基本单元之间彼此隔离，从而实现多路配电控制；

隔离供电电路接收一路外部提供的输入电压，内部通过变压器实现DC-DC电压隔离，输出电压供给驱动电路、信号调理电路、隔离电路；

隔离电路实现对模拟量和数字量的隔离，从而实现FPGA主控制器与配电通道基本单元之间的信息交互；

驱动电路接受通过隔离电路后的开通、关断、限流指令，通过调整功率电路中MOSFET栅极电压实现对MOSFET的开通关断控制、开通关断时间控制及恒流闭环调节；同时驱动电路输出的驱动信号通过与信号调理电路实现信号交互，完成开关状态反馈和保护关断状态反馈；

信号调理电路采集功率电路输出的电流信号、电压信号、温度信号并进行模拟信号运算放大后传给隔离电路和驱动电路，同时信号调理电路还将驱动电路采集到的开关状态、保护关断状态处理后传给隔离电路；隔离电路将信号进行隔离后发送给FPGA主控制器；

FPGA主控制器通过采集配电通道基本单元的状态信息完成对配电通道的电压信息、电流信息、温度信息、开关状态、保护状态实时监控及对外传输，同时通过将以上信息进行算法控制完成对配电通道基本单元的控制，从而实现配电；

所述算法控制包括恒流限流算法控制方式、重复过载算法控制方式、时间继电器功能实现算法控制方式、折返模式实现算法控制方式、自锁算法控制方式；

折返模式实现算法控制方式，具体为：该控制方式被选通后，过载保护时间到后MOSFET将不被关断，MOSFET工作模式转为闭环调节模式，按照折返限流点设定的电流持续保持下去。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的可配置数字固态配电系统，其特征在于：功率电路包含MOSFET功率器件、通道电流采样电路、电压采样电路、温度采样传感器；通过接收一路外部供电输入，完成对负载的配电控制，同时将配电通道的电流信息、电压信息、MOSFET功率器件的温度信号输出给信号调理电路。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的可配置数字固态配电系统，其特征在于：配置电路采用E2ROM掉电信息存储芯片实现。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的可配置数字固态配电系统，其特征在于：恒流限流算法控制方式，具体为：该控制方式被选通后，当发生过流或短路时，通过实时采集通道电流，将该电流与设定的限流值进行做差比较，通过PID算法完成闭环调节，输出频率信号传输给隔离电路，隔离电路将信号传输给信号调理电路，信号调理电路将频率信号传送给驱动电路，从而实现对功率电路的闭环调节。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的可配置数字固态配电系统，其特征在于：重复过载算法控制方式，具体为：该控制方式被选通后，过载保护断开后持续时间达到重触发时间设置值时，MOSFET自动重新开通。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的可配置数字固态配电系统，其特征在于：时间继电器功能实现算法控制方式，具体为：该控制方式被选通后，从指令开通开始计时，当MOSFET开通时间达到设定的定时时间，MOSFET将被关断。

7.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的可配置数字固态配电系统，其特征在于：自锁算法的实现算法控制方式，具体为：该控制方式被选通后，当发生过流时，FPGA发送关断信号从而实现对功率电路MOSFET的关断操作，同时对配电通道后续传送过来的电流信号不再参与算法控制，仅实现遥测实时输出，直到接收到上位机传来的解锁信号为止。