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一种基于CPLD的PWM控制电路设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:介绍了利用硬件描述语言VHDL设计的一种基于CPLD的PWM控制电路,该PWM控制电路具有PWM开关频率可调,同侧2路信号互锁、延时时间可调、接口简单等特点,可应用于现代直流伺服系统。
  关键词:PWM控制电路CPLDVHDL
  
  在直流伺服控制系统中,通过专用集成芯片或中小规模的数字集成电路构成的传统PWM控制电路往往存在电路设计复杂,体积大,抗干扰能力差以及设计困难、设计周期长等缺点因此PWM控制电路的模块化、集成化已成为发展趋势。它不仅可以使系统体积减小、重量减轻且功耗降低,同时可使系统的可靠性大大提高。随着电子技术的发展,特别是专用集成电路(ASIC)设计技术的日趋完善,数字化的电子自动化设计(EDA)工具给电子设计带来了巨大变革,尤其是硬件描述语言的出现,解决了传统电路原理图设计系统工程的诸多不便。针对以上情况,本文给出一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的PWM控制电路设计和它的仿真波形。
  
  1PWM控制电路基本原理
  
  为了实现直流伺服系统的H型单极模式同频PWM可逆控制,一般需要产生四路驱动信号来实现电机的正反转切换控制。当PWM控制电路工作时,其中H桥一侧的两路驱动信号的占空比相同但相位相反,同时随控制信号改变并具有互锁功能;而另一侧上臂为低电平,下臂为高电平。另外,为防止桥路同侧对管的导通,还应当配有延时电路。设计的整体模块见图1所示。其中,d[7:0]矢量用于为微机提供调节占空比的控制信号,cs为微机提供控制电机正反转的控制信号,clk为本地晶振频率,qout[3:0]矢量为四路信号输出。其内部原理图如图2所示。
  
  该设计可得到脉冲周期固定(用软件设置分频器I9可改变PWM开关频率,但一旦设置完毕,则其脉冲周期将固定)、占空比决定于控制信号、分辨力为1/256的PWM信号。I8模块为脉宽锁存器,可实现对来自微机的控制信号d[7:0]的锁存,d[7:0]的向量值用于决定PWM信号的占空比。clk本地晶振在经I9分频模块分频后可为PWM控制电路中I12计数器模块和I11延时模块提供内部时钟。I12计数器在每个脉冲的上升沿到来时加1,当计数器的数值为00H或由0FFH溢出时,它将跳到00H时,cao输出高电平至I7触发器模块的置位端,I7模块输出一直保持高电平。当I8锁存器的值与I12计数器中的计数值相同时,信号将通过I13比较器模块比较并输出高电平至I7模块的复位端,以使I7模块输出低电平。当计数器再次溢出时,又重复上述过程。I7为RS触发器,经过它可得到两路相位相反的脉宽调制波,并可实现互锁。I11为延时模块,可防止桥路同侧对管的导通,I10模块为脉冲分配电路,用于输出四路满足设计要求的信号。CS为I10模块的控制信号,用于控制电机的正反转。
  
  2电路设计
  
  本设计采用的是Lattice半导体公司推出的is-plever开发平台,该开发平台定位于复杂设计的简单工具。它采用简明的设计流程并完整地集成了LeonardoSpectrum的VHDL综合工具和ispVMTM系统,因此,无须第三方设计工具便可完成整个设计流程。在原理设计方面,本设计采用自顶向下、层次化、模块化的设计思想,这种设计思想

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