基于CPLD的臭氧電源控制系統的軟硬件設計

　　1.1 占空比調節單元

　　圖l為占空比調節電路。該電路是將調節器輸出的電壓信號作為壓控振蕩器VCO(Voltage Controlled Oscillator)的輸入信號，此信號是一個在0～5 V之間變化的直流電壓信號，即INPUT信號，由于VCO是一個電流控制振蕩器，對定時電容C1的充電電流與從引腳9輸入的控制電壓成正比，使VCO的振蕩頻率正比于該控制電壓。當VCO控制電壓為0 V時，其輸出頻率最低;當輸入控制電壓等于電源電壓VDD時，輸出頻率則線性增大到最高輸出頻率。VCO振蕩頻率的范圍由R1、R2和C1決定。VCO振蕩頻率由CD4046的引腳4直接輸出到CPLD處理單元，CPLD內部通過對該脈沖信號的計數來控制逆變觸發脈沖的寬度，來調節觸發脈沖的占空比。

　　1.2軟啟動時間的調節單元

　　圖2為軟啟動時間調節電路。該電路單元是將調節器輸出信號作為電壓比較器LM339的輸入信號，此信號是一個在0～5 V之間變化的直流電壓信號(即INPUT信號)。按照設計要求，LM339的引腳6給定電壓為1 V，當INPUT信號的電壓大于l V時，LM339的引腳l通過上拉電阻輸出一個高電平作為啟動信號送入CPLD。在CPLD內部通過調節外部的撥段開關控制比較器的輸出，從而控制軟啟動的時間。

　　1.3頻率調節單元

　　圖3為頻率調節電路。通過調節CD4046外接電位器POTll，控制VCO輸出脈沖的頻率，根據設計要求，該電路將輸出一個變化范圍在1～6 kHz之間的脈沖信號PLS，將該信號作為CPLD的輸入信號。在CPLD內部通過計數延時和占空比設計要求，最終輸出一個頻率在400～3 000 Hz之間符合占空比要求的逆變觸發信號，并可通過POT11調節該信號的頻率。

　　2 系統軟件設計

　　該系統軟件設計是根據系統功能要求而設計的，基于EPM7128的軟件程序設計分為：輸出脈沖占空比調節、頻率調節、軟啟動時間調節和過壓過流報警。開發系統使用VHDL語言進行模塊化編程，這樣可以提高程序的移植性，縮短開發周期，降低開發成本。而且易于維護系統軟件，提高可靠性。圖4是輸出的兩路PWM脈沖仿真波形，其中GCLK是一個基準時鐘源，CLKl和CLK2分別是經VCO轉換的頻率調節和占空比調節信號，SET和SOFT分別是2個外接的4位占空比調節和軟啟動調節撥段開關。

　　3 結束語

　　介紹了基于CPLD的臭氧電源控制系統的軟硬件設計。數字電路在電源控制系統的應用使得該系統的可靠性增強、功能更加完善，該控制系統只需調節外接的2個撥段開關就可實現對輸出脈沖的占空比調節和對軟啟動時間的控制，從而使電源控制更方便和靈活。通過調試工業現場，該控制系統能完全滿足對中頻臭氧電源的控制，而且具有抗干擾能力強、穩定性好等優點，具有廣泛的應用前景。