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基于CPLD控制的直流固态功率控制器的设计

陈再春  
【摘要】:在固态配电控制的飞机中,固态功率控制器(SSPC)主要用来接收上位机的控制命令,根据负载电流的大小,控制负载的接通或关断。当电路发生故障过载时,SSPC按反延时特性“跳闸”,过载电流与延迟时间呈指数关系。断开时间可以从几秒到几百微秒。当负载电路发生大电流短路时,SSPC可在几十微秒之内“跳闸”;同时,通过状态线,向上位机反馈自身的工作状态。 本文介绍了一种利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计28V直流固态功率控制器的方法,对整个系统进行了详细的介绍和说明。固态功率控制器由控制和逻辑部件、固态开关部件和电流感受部件组成。控制和逻辑部件从上位机接收控制指令,根据接收的指令激励开关部件断开或闭合,同时依据SSPC的状态和来自电流感受部件的信息,向上位机提供状态和跳闸信号。电流感受部件测定负载电流的大小,如果存在过流,电流感受部件就向控制和逻辑部件发送跳闸信号。固态开关部件采用电力MOSFET做软开关,使得电路通断时,不会出现打火花的现象。在可编程逻辑区,运用硬件描述语言(VHDL)在CPLD上实现了SSPC的控制和逻辑功能。 该系统经过实验室的联机调试,其基本功能均已实现,本文在最后分析了所设计的固态功率控制器的性能特点,实验结果分析表明,所设计的SSPC具有集成度高,速度快,抗干扰能力强和可靠性高等优点;在一块电路板上集成多个SSPC,各个功率开关间相互独立工作,进一步提高了功率密度,具有相当大的工程实用价值。


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