cpld和单片机在脉冲磁铁开关电源中的应用

陈先生528

cpld和单片机在脉冲磁铁开关电源中的应用
张海燕.
董晓莉金正方赵涛蔡平
(中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥 230029 )
9 Y8 T+ i. B2 k6 x0 Y9 Q1 i3 J摘要介绍一种利用可编程逻辑器件(CPLD)和单片机相结合的技术而开发的高性能脉冲电源控制系统。
关键词可 编程逻辑期间，单片机，脉冲电源.
脉冲磁铁开关电源是同步辐射加速器中的重要
8 @0 X4 x7 R( l- L1 x/ w( c设备，用于将电子束流的部分束团向两个方向偏转
- M, o9 ^6 z) D士6°。它的脉冲工作模式要求灵活，可单向正偏、
负偏或双向偏转。系统的控制电路能根据上位机送
来的工作参数随时产生--组放电触发脉冲系列，脉
冲数可变，正负峰任意选择，脉冲间隔随意调节。
在本文所介绍的电源控制系统中，采用了可编程逻
2 y& b% {  s( H2 ^+ R$ r! b辑器件(CPLD)和单片机相结合，用二片CPLD器
件完成几十片中规模集成电路才能完成的任务，大
# s; k4 n) k( Z% ~. g& U/ A+ C大简化了系统结构，有效地突破了传统电子系统设
6 R- R" L- G& _( \: q% `计中的障碍，提高了系统的性能和可靠性。
( k! f( Q0 k6 H9 v$ G4 f3 tCPLD是20世纪70年代在ASIC设计的基础
5 `+ Y4 Z8 c% A! {: h" q上发展起来的一种划时代器件，它将多个可编程逻
$ A: l0 n! Y, r( j" m- l辑阵列(PAL)器件集成到-一个芯片，通过位于中心
6 q+ ]/ b) [: Q2 K( [- w$ M5 k$ F的开关矩阵互连起来，具有很长的固定于芯片上的
布线资源和类似PAL的结构。该器件可以通过软件
9 @7 l% E7 \$ V1 y& b( {编程而对其硬件的结构和工作方式方便快捷地进行
6 }6 a. }" G7 V- H) a0 B) i2 R3 P重构"。单片机则具有性能价格比高、功能灵活、
) Z. s9 P- \' ~* g易于人机对话、良好的数据处理能力等特点。
5 C. H" b/ A% g9 t: S# a! r: S" {; A1系统组成
此控制系统包括AT89C51单片机、2片CPLD、
EPROM存储器、DAC和ADC芯片、运算放大器、
. b: _+ G4 A' W" \6 b+ c0 m, ]# u光耦以及RS232接口、看门狗等电路。系统的控制
4 J: d  o  G( T* w" y) A和显示结构框图如图1所示。
其中CPLD是整个系统信号处理与控制的核
心，我们选择了Xilinx 公司的XC9500系列XC95108
3 H' u! C5 f/ x2 m! o5 M' E型。XC95108具有108 个宏单元，2400 个门，108
个I/O 口，工作频率可达125MHz"1。它主要用于
* F5 T" l" k; ~  l6 E8 T* ]. B对各路信号锁存、传递和选通，对脉冲进行计数、
定时、分频等，产生放电和充电触发脉冲:同时计
数器的溢出脉冲作为单片机的INT0中断，用于通
" M4 N  d6 k5 }  g7 `$ l. v- v! o知计算机发出下一个脉冲所对应的工作参数。外同
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