基于FPGA的新型脉冲电源控制系统
1 引言
在同步辐射加速器的电源设备中，旧的脉冲电源控制系统采用通用的逻辑元器件进行设计，电路复杂，调试过程冗长，系统稳定性不高，并且脉冲工作模式固定单一。所以对此进行了改造，采用了基于大规模可编程逻辑器件FPGA的设计方案，用VHDL语言来实现，大大缩短了开发周期，减少了电路体积，提高了系统稳定性，具有较强的实用性和升级性。同时系统的脉冲工作模式灵活，可单向正偏、单向负偏或双向偏转；控制电路能根据上位机送来的工作参数随时地产生一组放电触发脉冲系列，脉冲数可变，正负峰任意选择，脉冲间隔随意调节。
2 系统设计
系统的主体结构如图1所示。上位主控计算机通过串口RS232实现实时监控，同时读取电源系统的故障信息。电源主控板以Xilinx公司Spartan #1520;系列FPGA器件XC2S200-5PQ208作为控制核心，具体实现电路包括PROM芯片XC18V02，12位A/D变换器Max178，14位D/A变换器Mx7534，电压参考模块MAX6350（5V）和MAX6325（2.5V），光耦TLP521-4和HCPL0631，运算放大器OP07和AD202，比较器LM339以及RS232接口Max232E等。
图1 主控板结构框图
在同步辐射加速器的电源设备中，旧的脉冲电源控制系统采用通用的逻辑元器件进行设计，电路复杂，调试过程冗长，系统稳定性不高，并且脉冲工作模式固定单一。所以对此进行了改造，采用了基于大规模可编程逻辑器件FPGA的设计方案，用VHDL语言来实现，大大缩短了开发周期，减少了电路体积，提高了系统稳定性，具有较强的实用性和升级性。同时系统的脉冲工作模式灵活，可单向正偏、单向负偏或双向偏转；控制电路能根据上位机送来的工作参数随时地产生一组放电触发脉冲系列，脉冲数可变，正负峰任意选择，脉冲间隔随意调节。
2 系统设计
系统的主体结构如图1所示。上位主控计算机通过串口RS232实现实时监控，同时读取电源系统的故障信息。电源主控板以Xilinx公司Spartan #1520;系列FPGA器件XC2S200-5PQ208作为控制核心，具体实现电路包括PROM芯片XC18V02，12位A/D变换器Max178，14位D/A变换器Mx7534，电压参考模块MAX6350（5V）和MAX6325（2.5V），光耦TLP521-4和HCPL0631，运算放大器OP07和AD202，比较器LM339以及RS232接口Max232E等。
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