基于低本钱FPGA或CPLD竣工家电节能电机掌握体制的谋划

2020-10-02 03:54  来自: 本站 作者:原创 浏览次数:

  电能的高作用利用可能使家用电器资本消重并警备境遇。绝大多半的家用电器,如电冰箱、洗衣机、烘干机、洗碗机以及

  利用数字电途FPGA控制仿制电机电讲将使格式资本和功耗大大灰心•。接纳FPGA除了能够节能以外,还能够将嵌入式数字暗号执掌(DSP)、微安排器、等效力整闭到沿说•,从而完结齐全的家电企图。

  用数字式样操纵师法电机电路的一种范例技巧是接纳脉冲宽度调制(PWM)。此时方波的时间周期是恒定的,而接通时辰(TON)即信号坚决高电平的时候可能被改变或调制。于是,信号的占空比或匀称直流电平是改动的。借助于数字形式的撑持,PWM仍旧成为驾驭师法电道的一种极好方式。图1即是数字脉冲的接通时候变更的例子。

  应用实例囊括电压调养,即始末转化占空比将输出电压掌握到所乞求的电平。另一个例子是功率发送,这时的平均发送功率是调制占空比的函数。PWM的告竣取决于概括的应用伎俩,对付粗略的电压休养,可以操纵CPLD(比方AlteraMAX II)完毕,而看待需求利用里面DSP模块的紊乱掌握算法,可以使用低资本的FPGA(比方Altera Cyclone III)完结。

  图2是PWM的根基方框图,而图3则是一个驱动师法电机接口电道的调制输出。UP和DOWN输入密码被用来诊治输出暗号的占空比,它们可能由微摆布器爆发。第一个模块行使满堂MAX II器件中都有的UFM振荡器来发生两个频率分歧的时钟。来自该模块的4位输出旗号DUTY_CYCLE的拉长或下降取决于UP或DOWN灯号的表明。第二个4位输出灯号COUNT以第一个模块中产生的较高时钟频率连接增长。该信号与第二个模块中彷佛频率的DUTY_CYCLE信号实行对比。比拟的原形是分拨到结尾输出灯号PWM的单个位。信号DUTY_CYCLE是一个4位的变量,于是输出暗号的占空比具有16个差异的取值。在本野心完毕中,输入UP的优先级要高于DOWN。所以,倘使两个暗号同时为高电平•,输出记号将被视作占空比的延长。

  Cyclone III FPGAs中的嵌入式DSP性能块(如图4所示)为阴谋更芜乱和作用更高的电机操纵编制提供了主要身分。基于FPGA的DSP芯片使得大型家电创设商可以沮丧研发时刻和资本•,况且在改日升级时不需要从新布板。FPGA所提供的可沉建设处理安置可用来告竣DSP应用以及顺心高DSP暧昧率的必要••。由于FPGA能够实现硬件重创立,因此能竣工齐全的硬件定制并完结紊乱的电机支配DSP功效。于是,由FPGA完成的DSP系统可以具有定制的架构、定制的总线组织、定制的生存器、定制的硬件加快器模块和各样大量的乘法-累加(MAC)块。

  为了使交流电机的运行用意更高,内里恒久磁铁的身分与施加的交换电压频率同步至合垂危。可以运用传感器来检测磁转子的位子,并以此调治电压的频率。该手腕相通于伺服掌握锁相环(PLL)系统,只可是这里接纳DSP来完成这一处事。

  新一代的家电将需求更繁杂的电途来监控电机和总共形式的运行情形。运用FPGA中DSP功能的发展掌握算法策动将能够竣工比卓殊使用轨范产品(ASSP)或额外利用集成电路ASIC)更矫捷的体系。由于FPGA可能编程,是以能够按照墟市必要的更动批改或出席新功用。倘若参与一个以太网IP核,FPGA还可能体验IP网络与外界举行通讯,从而批准体制铺排好格式爆发阻难之前的庇护和管事任务•,并完毕用户家庭汇集的无线通信。

  新一代家电建造将经历微驾驭器告竣用户接口和其我们的功用驾御。具有嵌入雕残左右器的FPGA供给了一个集成的执掌安置•,无需其它再配外部专用操持器•。嵌入式经管器预备师面临的首要挑战是怎么选择办理器,使之最适关详尽的利用但又不过火地浪费或殉难性能。像Altera的Nios? II软件执掌器就照准希图师创筑理想的硬件(CPU•,外设以及定制硬件加疾器)、软件(保存器接口)和成本的综关境遇,以顺心每一个新的家电预备阶段的奇特需要。

  FPGA中内置的LVDS I/O接口同意直接耦团结驱动粗心文本或视频质料的透露器面板,以是在格式中可以很随便盘算出用于显示器的视频管束器和定时驾御器。一片Cyclone III FPGA能够被野心和配置成为一个驱动榜样液晶披露器(LCD)接口的图像加强引擎。而预先履历优化的IP MegaCore??能,比如去交叉、量化、滤波以及色彩空间更换器,都可以管制来自任何源创造的视频输入,并输出到象具有收集功效的电冰箱上的视频披露器云云的LCD面板上。

  低成本的FPGA或CPLD可能津贴家电预备师运用矫健的、集成有DSP算法的单片集成经管筹划实现节能的电机把握。其它,这些具有内置软处分器的可编程器件又有助于简化筑设的用户接口妄图。运用这些器件还可以使新一代的家电创设能够与用户的家庭网络举办无线通信。

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