如何利用FPGA实现优异的家用电器设计

2009-05-31 11:06:14来源: Altera公司

      电能的高效率应用能够使家用电器成本降低并保护环境。绝大多数的家用电器,如电冰箱、洗衣机、烘干机、洗碗机以及空调,都是由电机驱动的。这些设备通常包括了电源、电机、电机控制电路和机械系统。我们可以采用多种方法来改善系统效率。包括:

      1. 维持电压恒定;

      2. 尽量减少相位不平衡;

      3. 维持功率因数恒定;

      4. 保持良好的电源质量;

      5. 采用可调式速度驱动或双速电机;

      6. 控制好温度;

      7. 匹配电机运行速度。

      利用数字电路或FPGA控制模拟电机电路将使系统成本和功耗大大降低。采用FPGA除了可以节能之外,还能够将嵌入式数字信号处理(DSP)、微控制器、I/O接口等功能整合到一起,从而实现完整的家电设计。

      脉冲宽度调制

      用数字方式控制模拟电机电路的一种典型方法是采用脉冲宽度调制(PWM)。此时方波的时间周期是恒定的,而接通时间(TON)即信号保持高电平的时间可以被改变或调制。因此,信号的占空比或平均直流电平是变化的。借助于数字系统的支持,PWM已经成为控制模拟电路的一种极好方式。图1就是数字脉冲的接通时间改变的例子。

      应用实例包括电压调整,即通过改变占空比将输出电压控制到所要求的电平。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的实现取决于具体的使用方法,对于简单的电压调整,可以使用CPLD(例如Altera MAX II)实现,而对于需要利用内部DSP模块的复杂控制算法,可以使用低成本的FPGA(例如Altera Cyclone III)实现。

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关键字:FPGA  家用电器设计  电机  脉冲宽度调制

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2009/0531/article_622.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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