基于fpga的多路移相控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电源技术领域，特别涉及一种移相控制器，主要用于超声电机的控制。
【背景技术】
[0002]超声电机是利用超声波振动能作为驱动电源的新原理电机，超声波电动机作为一种全新的驱动器，它具有很多优越性能，如低速大转矩、功率密度大、响应速度快、不受电磁场的影响、掉电自保护、可直接驱动负载等。
[0003]驱动超声电动机需要专门的超声电源，要求驱动频率在超声范围内，驱动电压的频率、相位和幅值可调。
[0004]根据行波型超声波电机的传动原理，可用的控制变量有:
[0005]1.控制电压幅值。改变电压幅值可直接改变行波波动的幅值，电压过低压电元件不会起振，过高又会接近压电元件的工作极限。
[0006]2.变频控制。通过调节谐振点附近的频率控制速度和力矩。变频调速对超声波电动机最合适，因为电动机工作点在谐振点附近，调频具有响应快，方便调节的特点。
[0007]3.相位差控制。改变两相电压的相位差可改变定子表面质点椭圆的运动轨迹，从而改变输出的波形。
[0008]Quartus II是Altera公司综合性PLD/FPGA开发的软件，支持原理图、VHDL,VerilogHDL以及AHDL等多种输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
[0009]由于目前没有一个芯片能同时输出8路可以调频，调相和调节死区时间PffM波信号。现有的主要方法是通过信号发生器输出两路方波信号，这两路方波信号通过两个UC3875芯片或是UCC3895芯片来输出8路PffM波信号。通过这些移相控制芯片输出的信号有干扰，且调节精度不高，两个芯片之间的协同控制电路设计相对复杂，不能很好的满足控制超声电机的需求。
【发明内容】
[0010]为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于FPGA的多路移相控制器，以解决现有技术中存在的信号有干扰，调节精度不高的问题。
[0011 ] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0012]—种基于FPGA的多路移相控制器，包括依次相连的寄存器存储模块、判断识别模块、移相控制模块，其中，
[0013]所述寄存器存储模块用来存储PC机传输的数据，PC机与FPGA芯片之间通信，传输的数据存储在FPGA芯片的RAM中，其有4个控制字，至少需要传输4次，且每次传输数据时，前面存储的数据不能被后传输的数据覆盖；
[0014]所述判断识别模块用于接收来自寄存器存储模块的数据，通过识别数据的高8位数来判断控制字的类型，然后传送到不同的寄存器，同一寄存器在接收不同的数据时，前面存储的数据被后传输的数据覆盖；
[0015]所述移相控制模块根据各寄存器中不同类型的控制字，产生所需的PffM波形，以满足超声电机驱动与控制的要求。
[0016]所述移相控制模块包括数据寄存器、累加寄存器、数值比较器和与非门，其中，
[0017]所述数据寄存器接收来自判断识别模块的数据，并分配数据给不同的累加寄存器;
[0018]所述累加寄存器每次累加数据K，当寄存器达到其最大值时，寄存器置零，进入下一次累加，这样就能输出连续的波形，通过改变累加的数据K，就能改变输出波形的频率；
[0019]所述数值比较器能够调节输出波形的死区时间，调节输出波形的相位差，通过改变两个累加寄存器计数起始时间，改变两相波形的相位差；
[0020]所述与非门用于过压保护，输出的波形与所需检测信号连接到与非门的两端，当检测的信号为高电平时，迅速拉低输出的信号，以保护后面的驱动电路。
[0021]PC机与FPGA芯片之间通过UART串口进行通信。
[0022]所述FPGA芯片采用Cyclone IV芯片EP4CE6E22C8的开发板，该开发板采用50MHz的晶振，通过相位累加原理，采用28位累加器，输入的频率控制字，相位控制字，死区时间控制字均采用24位寄存器。通过设置4个累加寄存器，能输出8路PffM波。
[0023]本发明的有益效果是:与现有技术相比，本发明的基于FPGA的多路移相控制器直接通过控制器可以输出8路波形，不需要其他芯片，简化了驱动电路。这8路输出的波形为4对互补的PffM波，任意两对输出的波形能进行相位的调节。本发明的多路移相控制器的调频、调相精度高，调节范围大，同时该控制器具有软启动与过压保护功能，能够为超声波电机的驱动与控制提供保证。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的结构示意图；
[0025]图2为本发明的移相控制模块信号生成原理图；
[0026]图3为本发明的基于FPGA的多路移相控制器框图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0028]如图1-3所示，本发明的一种基于FPGA的多路移相控制器，包括依次相连的寄存器存储模块、判断识别模块、移相控制模块，其中，
[0029]寄存器存储模块用来存储PC机传输的数据，PC机与FPGA之间通过UART串口进行通信，传输的数据存储在FPGA芯片的RAM中，其有4个控制字，至少需要传输4次，且每次传输数据时，前面存储的数据不能被后面传输的数据覆盖；
[0030]判断识别模块用于接收来自寄存器存储模块的数据，通过识别数据的高8位数来判断控制字的类型，然后传送到不同的寄存器，同一寄存器在接收不同的数据时，前面存储的数据被后面传输的数据覆盖；
[0031]移相控制模块根据各寄存器中不同类型的控制字，产生所需的PffM波形，以满足超声电机驱动与控制的要求。
[0032]移相控制模块包括数据寄存器、累加寄存器、数值比较器和与非门，其中，
[0033]数据寄存器接收来自判断识别模块的数据，并分配数据给不同的累加寄存器；
[0034]累加寄存器每次累加数据K，当寄存器达到其最大值时，寄存