一种基于FPGA的Buck电路控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及电力电子技术领域，特别涉及一种基于FPGA的Buck电路控制系统，包括Buck电路，Buck电路的输出端连接有ADC驱动模块，ADC驱动模块的输出端连接有Uart串口传输模块，Uart串口传输模块的输出端连接有FPGA主控制器，FPGA主控制器的输出端与Buck电路的输入端连接，用于对Buck电路进行闭环控制；本实用新型专利技术中，该系统采用

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【技术实现步骤摘要】

一种基于FPGA的Buck电路控制系统

[0001]本技术涉及电力电子

，特别涉及一种基于FPGA的Buck电路控制系统。

技术介绍

[0002]电源在人们的日常生活中处处可见，市面上存在着许多电源产品；但现有的Buck电路经脉冲宽度调制后，仅能根据固定占空比的PWM波输出特定幅值的电平，不能够输出不同幅值的电平，对于不同的电源产品需要采用相匹配的电源线作为输入，不利于对Buck电路进行自适应控制。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种基于FPGA的Buck电路控制系统，主要解决了现有技术中所提出的技术问题。

[0004]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

[0005]一种基于FPGA的Buck电路控制系统，包括Buck电路，所述Buck电路的输出端连接有ADC驱动模块，所述ADC驱动模块的输出端连接有Uart串口传输模块，所述Uart串口传输模块的输出端连接有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器的输出端与所述Buck电路的输入端连接，用于对所述Buck电路进行闭环控制；

[0006]所述ADC驱动模块用于采集所述Buck电路的输出电压值并产生数字信号，所述数字信号通过所述Uart串口传输模块发送给所述FPGA主控制器；

[0007]所述FPGA主控制器包括PID控制模块和PWM信号调制模块，所述PID控制模块用于接收所述数字信号并输出一个PWM控制量，所述PID控制模块将所述PWM控制量发送给所述PWM信号调制模块，所述PWM信号调制模块输出一个占空比可变的PWM波并发送给所述Buck电路，用于所述Buck电路输出不同幅值的电平。

[0008]优选的，所述ADC驱动模块包括ESP32单片机和驱动器件，所述ESP32单片机用于驱动所述驱动器件采集所述Buck电路的所述输出电压值，并将所述输出电压值转换为所述数字信号。

[0009]优选的，所述Uart串口传输模块采用Uart串口总线对所述数字信号进行输送。

[0010]优选的，所述驱动器件采用I2C总线对采集数据进行输送。

[0011]与现有技术相比，本技术的有益效果是：

[0012]本技术中，该系统采用

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E系列FPGA作为主控制器，可以通过PID自动化控制并利用PWM信号调制模块控制Buck电路输出不同幅值的电平，从而改进了许多传统的多电平电源因电平数量固定而造成的输出范围有限的问题，使得该电路可以满足输出多个不同幅值电平的需求，有利于对Buck电路进行自适应控制。

附图说明

[0013]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0014]图1为本技术的一种基于FPGA的Buck电路控制系统的原理框图。

具体实施方式

[0015]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。

[0016]如图1所示，本技术提供一种基于FPGA的Buck电路控制系统，包括Buck电路，Buck电路的输出端连接有ADC驱动模块，ADC驱动模块的输出端连接有Uart串口传输模块，Uart串口传输模块的输出端连接有FPGA主控制器(型号选用

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E系列)，FPGA主控制器的输出端与Buck电路的输入端连接，用于对Buck电路进行闭环控制；

[0017]ADC驱动模块用于采集Buck电路的输出电压值并产生数字信号，数字信号通过Uart串口传输模块发送给FPGA主控制器；

[0018]FPGA主控制器包括PID控制模块和PWM信号调制模块，PID控制模块将接收到的数字信号通过PID算法计算出一个PWM控制量，并将PWM控制量发送给PWM信号调制模块，PWM信号调制模块输出一个占空比可变的PWM波发送给Buck电路，用于Buck电路输出不同幅值的电平。

[0019]具体的，ADC驱动模块包括ESP32单片机和驱动器件，ESP32单片机用于驱动驱动器件采集Buck电路的输出电压值，并将输出电压值转换为数字信号。

[0020]具体的，Uart串口传输模块采用Uart串口总线对数字信号进行输送。

[0021]具体的，由于该系统采用驱动器件作为电压采样模块，因此，数据的传输形式需遵从I2C总线信号传送格式，驱动器件可以使用I2C接口与ESP32单片机进行通信；I2C总线由信号线SCL与信号线SDA组成，当信号线SCL为高电平时，信号线SDA从高电平向低电平切换，标志着总线的拉起。

[0022]其中，数据传输时，信号线SDA上的数据在信号线SCL为高电平时被认为有效的，并且在信号线SCL高电平期间，信号线SDA上的有效数据保持不变；只有当信号线SCL为低电平时，信号线SDA上的数据才允许发生变化，以字节为单位每次连续传输8个bit的数据；当一个字节传输完毕后，需要在下一拍跟一个数据响应位；发送方在响应期间将自己的信号线SDA拉高，如果信号线SDA此时为低电平表示接收方设备有响应，反之则没有；响应位需要接收机来产生；当信号线SCL线是高电平时，信号线SDA线从低电平向高电平切换；如果想继续发送数据，则可以继续发起一个起始条件。

[0023]其中，为了避免读取数据出错，可以将ESP32单片机的1个8bit采集数据分10次传输，包含1次起始信号，8次1bit信号(0或1，即分8次传输8位有效数据信号中每一位的值)，1次结束信号。

[0024]本实施例中，在原有Buck电路的基础上，利用ESP32单片机驱动一个，用来采集Buck电路的输出电压值，并将采集到的输出电压值转换为数字信号后，再依照Uart串口协议，将采集到的实际电压值传递给FPGA主控制器，然后由FPGA主控制器对数字信号进行PID自动化控制，通过PID算法计算出一个PWM控制量，再将PWM控制量传递到PWM信号调制模块中，最终由PWM信号调制模块输出一个占空比可变的PWM波，以此达到对Buck电路的闭环控制，控制Buck电路输出不同幅值的电平，从而改进了许多传统的多电平电源因电平数量固定而造成的输出范围有限的问题，使得该电路可以满足输出多个不同幅值电平的需求，有利于对Buck电路进行自适应控制。

[0025]本实施例中，可利用ESP3

【技术保护点】

【技术特征摘要】

1.一种基于FPGA的Buck电路控制系统，包括Buck电路，其特征在于：所述Buck电路的输出端连接有ADC驱动模块，所述ADC驱动模块的输出端连接有Uart串口传输模块，所述Uart串口传输模块的输出端连接有FPGA主控制器，所述FPGA主控制器的输出端与所述Buck电路的输入端连接，用于对所述Buck电路进行闭环控制；所述ADC驱动模块用于采集所述Buck电路的输出电压值并产生数字信号，所述数字信号通过所述Uart串口传输模块发送给所述FPGA主控制器；所述FPGA主控制器包括PID控制模块和PWM信号调制模块，所述PID控制模块用于接收所述数字信号并输出一个PWM控制量，所述PID控制模块将所述PWM控制量发送给所述PWM信号调制模块，所述PWM信号...

【专利技术属性】

技术研发人员：朿安鹏，宋玉超，张稳稳，严学文，

申请(专利权)人：西安邮电大学，

类型：新型

国别省市：

全部详细技术资料下载 我是这个专利的主人

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