基于FPGA的PSM高压电源脉冲控制器的研制

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随着国际核聚变装置和辅助加热手段的快速发展,对高压电源的要求也从短脉冲模式向长脉冲稳态加压模式发展,同时为了满足物理实验的要求,电源还需具备最高达1kHz调制的能力。传统电源很难同时具备以上要求,而基于PSM(Pulse Step Modulator)技术的开关电源目前发展迅速,该电源不仅能够实现稳态运行,而且能够满足快速加载与脱载的要求,但同时也依赖控制器是否满足快速性的条件。  目前PSM电源采用多电源模块串联输出方案,由于多个PSM电源模块一起投入瞬间输出电压前沿过冲很大,为了调节输出电压前后沿的动态响应过程,在控制上则设计模块逐个开或关。文章主要介绍了基于FPGA的PSM高压电源控制系统的脉冲控制器,该脉冲控制器的主要功能一方面是发出数字量,控制PSM模块的开通与关断,另一方面就是接收现场PSM模块的状态指示信号和快速保护信号数字量,从而实现对PSM电源的实时监控。  本文分析了电子回旋阴极高压电源的控制需求,在此基础上对FPGA进行了详细的调研与选型,根据控制系统的要求完成功能设计与PCB板的绘制,然后通过verilog语言编程实现控制逻辑,最后通过反复的调试验证逻辑的正确性;论文详细的阐述了脉冲控制器的实现过程与研制方法。  将FPGA脉冲控制器应用在阴极高压电源控制系统中进行实验,实验结果表明:基于FPGA的PSM高压电源脉冲控制器在高压电源微秒级的精确控制上实时性良好,性能稳定可靠,抗干扰能力强,能够很好的满足PSM高压电源对于调节输出前后沿的控制要求。
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