利用FPGA实现优异的家用电器设计

2011-07-28 12:54:04来源: 互联网 关键字:FPGA  家用电器
     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。
 
    图2是PWM的基本方框图,而图3则是一个驱动模拟电机接口电路的调制输出。UP和DOWN输入信号被用来调整输出信号的占空比,它们可以由微控制器产生。第一个模块利用所有MAX II器件中都有的UFM振荡器来产生两个频率不同的时钟。来自该模块的4位输出信号DUTY_CYCLE的增加或降低取决于UP或DOWN信号的证实。第二个4位输出信号COUNT以第一个模块中产生的较高时钟频率连续增加。该信号与第二个模块中相同频率的DUTY_CYCLE信号进行比较。比较的结果是分配到最终输出信号PWM的单个位。信号DUTY_CYCLE是一个4位的变量,因此输出信号的占空比具有16个不同的取值。在本设计实现中,输入UP的优先级要高于DOWN。因此,如果两个信号同时为高电平,输出信号将被视作占空比的增加。
 
图1:PWM波形示例。
 
图2:PWM基本框图
 
图3:电机模拟驱动电路
[1] [2]

关键字:FPGA  家用电器

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0728/article_2368.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于FPGA的电机智能驱动控制系统设计
下一篇:美高森美宣布FreeRTOS支持SmartFusion

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
FPGA
家用电器

小广播

独家专题更多

东芝在线展会——芯科技智社会创未来
东芝在线展会——芯科技智社会创未来
2017东芝PCIM在线展会
2017东芝PCIM在线展会
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

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。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved