一种基于fpga的过流监控电路的制作方法
【专利摘要】一种基于FPGA的过流监控电路，本发明涉及电路设计领域，其旨在解决现有技术由于过冲抑制电路设置不合理而导致的输出电压过冲或负增益过强且预警电路过于单一等技术问题。本发明主要包括线性补偿驱动电路，接收输入电压信号；第一运算放大器，用于输出电压信号截断，接收线性补偿驱动电路输出的反馈信号并输出调制驱动信号至线性补偿驱动电路；电压检测电路，接收第一运算放大器输出的调制驱动信号；过冲检测电路，接收线性补偿驱动电路输出的反馈信号和电压检测电路输出的检测信号。本发明用于提供电压调制。
【专利说明】
一种基于FPGA的过流监控电路
技术领域
[0001 ]本发明涉及电路设计领域，具体涉及一种基于FPGA的过流监控电路。
【背景技术】
[0002]现有技术中，使用交流电源、引入较多的非稳定性负载，存在大量的系统电磁噪声和过冲信号；因此，引入高效率合理的电压调制器和过流监控是非常有必要的。对于有过冲抑制的电压调制器，例如设置有齐纳二极管的调制器，由于利用无差别斩波方式限制输出，其抑制了输入信号增益并且不适合控制芯片反馈检测;设置有无逻辑控制的运算放大器和场效应管结构的调制器，当输入信号为负信号源是，存在不必要的过冲抑制，导致输出电压过低，不能提供负载工作电压，该调制器检测到过冲发生时，还存在输出端的场效应管夹断不及时；由于无线报警电路或者扩音器等设备本身具有不少放大器件，过压没及时抑制时，如果再次放大，报警设备都会被烧毁，设置冗余安全通讯电路是有必要的。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术，本发明目的在于提供一种基于FPGA的过流监控电路，其旨在解决现有技术由于过冲抑制电路设置不合理而导致的输出电压不符合设计要求且预警电路过于单一等技术问题。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]—种基于FPGA的过流监控电路，包括依次连接的电源电路、电压过冲抑制调制电路和FPGA控制电路，FPGA控制电路连接有无线发射报警电路，所述的FPGA控制电路还连接有可见光通讯电路;所述的电压过冲抑制调制电路，其中包括线性补偿驱动电路，接收输入电压信号;所述的电压过冲抑制调制电路，其中包括第一运算放大器，用于输出电压信号截断，接收线性补偿驱动电路输出的反馈信号并输出调制驱动信号至线性补偿驱动电路;所述的电压过冲抑制调制电路，其中包括电压检测电路，接收第一运算放大器输出的调制驱动信号;所述的电压过冲抑制调制电路，其中还包括过冲检测电路，接收线性补偿驱动电路输出的反馈信号和电压检测电路输出的检测信号。
[0006]上述方案中，所述的线性补偿驱动电路，包括第一场效应管，其漏极接收输入电压信号;第一电阻，其一端连接第一场效应管的源极;三极管，其发射极连接第一电阻的另一端且还连接至其基极;第二电阻，其一端连接三极管的集电极;低电压节点，连接第二电阻的另一端;线性补偿电路，连接第一场效应管。
[0007]上述方案中，所述的线性补偿电路，包括第一二极管，其高电极连接第一场效应管的漏极且低电极连接第一场效应管的栅极;第二二极管，其高电极连接第一场效应管的源极且低电极连接第一场效应管的栅极;第三二极管，其低电极连接第一场效应管的漏极;第四三极管，其低电极连接第一场效应管的源极；电容，其一端连接第一场效应管的源极;其中，第三二极管、第四三极管和电容还连接至三极管的发射极。二极管用于钳制电位点，拉大电势差且减小上升沿时间和下降沿时间；电容用于储电荷，保持输出的稳定性。
[0008]上述方案中，所述的可见光通讯电路，包括LED驱动器，接收FPGA控制电路输出的控制时钟;LED灯，接收LED驱动器输出的序列模式电信号；
[0009]上述方案中，还包括接收装置，接收装置包括PIN光电二极管:接收LED灯输出的序列模式光信号并转换为电信号;跨阻放大器:接收PIN光电二极管转换的电信号并输出反馈信号至下位电路。
[0010]上述方案中，所述的序列模式电信号和序列模式光信号，在光通讯过程中，使用IEEE802.15.7协议定义物理层和媒体存取控制层。协议中按照发光密度，并使用曼切斯特编码实现数据中的“O”和“I”。值得注意的是，与普通光耦器件不同的是，上述方案中，属于非均匀频率发光携带大量的通讯信息，FPGA可以把检测到的过冲、噪声的电特性参数通过光信号发出，该设置属于冗余保护考虑;传统保护在过冲发生时过压可能已经损坏回路中的低耐受性元件，使得电反馈信号无法到达下位电路。
[0011]上述方案中，所述的电压检测电路，包括第一比较器，其高电端连接有第一参考电压节点且低电端接入调制驱动信号；第二比较器，其高电端连接有第二参考电压节点且低电极接入调制驱动信号；或门，其输入端口连接第二比较器的输出端和第一比较器的输出端。
[0012]上述方案中，所述的过冲检测电路，包括与非门，其输入端口连接或门的输出端；第二运算放大器，其反相输入端连接有第三参考电压节点，同相输入端接入反馈信号且输出端连接至与非门的输入端口；第二场效应管，其栅极连接第二运算放大器的输出端且漏极接入调制驱动信号。
[0013]上述方案中，所述的第一运算放大器，其同相输入端接入反馈信号且反相输入端连接第三参考电压节点。
[0014]上述方案中，所述的第二场效应管，其源极连接一处理器的电压输出端。
[0015]上述方案中，所述的第一场效应管，选用耗尽型。
[0016]上述方案中，所述的第一运算放大器或第二运算放大器，选用差分运算放大器。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果:在过冲信号输入时，能够及时上电夹断输出场效应管从而阻止进一步影响到下位负载;通过双运算放大器、双比较器自反馈控制调制驱动信号电压幅值和持续时间。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的电压过冲抑制调制电路原理图；
[0019]图2为本发明的电压过冲抑制调制电路更好的实施例原理图；
[0020]图3为本发明的模块示意图。
【具体实施方式】
[0021]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0022]下面结合附图对本发明做进一步说明:
[0023]实施例1
[0024]如图1，所述的参考电压节点V1-V4，均可使用直流电压源或微控制器电压输出端供电，过冲信号通过输入电压信号Vin引入，耗尽型场效应管Q2工作态为非调制状态，即输入电压信号直接等于输出电压信号Vout;对于参考电压节点V2，需要保持输入电压信号与参考电压节点V2正电压的差值高于调制驱动信号的电压值；当参考电压节点V3电压值高于调制驱动信号的电压值或当比较器U6输出高电平时，并且在运算放大器U2的同相输入端检测到过冲信号时，与非门U3A使得场效应管Ql截止，同时运算放大器Ul同时也检测到了过冲信号，场效应管Ql截止时前已经开始升压，直到触发耗尽型场效应管Q2夹断，当过冲信号从输入电压信号Vin中消失时，运算放大器Ul、U2将输出低电，与非门U3A使得场效应管Ql导通，调制驱动信号通过效应管Ql泄放逐渐减弱，输入电压信号通过耗尽型场效应管Q2恢复获得输出电压信号Vout。
[0025]上述方案还可以进一步改进，如图2，电压节点Vm和Vp可由一个处理器控制，用来设定初始范围和调节泄放时间，并且此外还包括依次连接的电源VDD、电阻R3、耗尽型场效应管Q4和同步开关三极管Q5;耗尽型场效应管Q4可以在过冲信号检测到时，提供电压快速上升；同步开关三极管Q5，其基极接入电压节点Vs，电压节点Vs电压值要远小于过冲的输入电压信号Vin电压值但是要在过冲时大于结场阈值电压，可以与过冲信号进行高度同步。所述的跨阻放大器，包括接收PIN光电二极管转换输出电信号的且交叉耦合的第一对差分输入晶体管和第二对差分输入晶体管。所述无线发射报警电路选用FDD400无线发射模块。FPGA控制电路可以在Xilinx的FPGA开发板上完成设置与搭建，或者低成本地，选用已编程的STM32系列单片机。
[0026]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于FPGA的过流监控电路，包括依次连接的电源电路、电压过冲抑制调制电路和FPGA控制电路，FPGA控制电路连接有无线发射报警电路，其特征在于，所述的FPGA控制电路还连接有可见光通讯电路； 所述的电压过冲抑制调制电路，其中包括线性补偿驱动电路，接收输入电压信号； 所述的电压过冲抑制调制电路，其中包括第一运算放大器，用于输出电压信号截断，接收线性补偿驱动电路输出的反馈信号并输出调制驱动信号至线性补偿驱动电路； 所述的电压过冲抑制调制电路，其中包括电压检测电路，接收第一运算放大器输出的调制驱动信号； 所述的电压过冲抑制调制电路，其中还包括过冲检测电路，接收线性补偿驱动电路输出的反馈信号和电压检测电路输出的检测信号。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的过流监控电路，其特征在于，所述的线性补偿驱动电路，包括 第一场效应管Q2，其漏极接收输入电压信号； 第一电阻Rl，其一端连接第一场效应管Q2的源极； 三极管Q3，其发射极连接第一电阻Rl的另一端且还连接至其基极； 第二电阻R2，其一端连接三极管Q3的集电极； 低电压节点VSS，连接第二电阻R2的另一端； 线性补偿电路，连接第一场效应管Q2。3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的过流监控电路，其特征在于，所述的线性补偿电路，包括 第一二极管Dl，其高电极连接第一场效应管Q2的漏极且低电极连接第一场效应管Q2的栅极； 第二二极管D2，其高电极连接第一场效应管Q2的源极且低电极连接第一场效应管Q2的栅极； 第三二极管D3，其低电极连接第一场效应管Q2的漏极； 第四三极管D4，其低电极连接第一场效应管Q2的源极； 电容Cl，其一端连接第一场效应管Q2的源极； 其中，第三二极管D3、第四三极管D4和电容CI还连接至三极管Q3的发射极。4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的过流监控电路，其特征在于，所述的可见光通讯电路，包括 LED驱动器，接收FPGA控制电路输出的控制时钟； LED灯，接收LED驱动器输出的序列模式电信号。5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的过流监控电路，其特征在于，还包括接收装置，接收装置包括 PIN光电二极管:接收LED灯输出的序列模式光信号并转换为电信号； 跨阻放大器:接收PIN光电二极管转换的电信号并输出反馈信号至下位电路。
【文档编号】H03K19/003GK106059559SQ201610597724
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月26日 公开号201610597724.8, CN 106059559 A, CN 106059559A, CN 201610597724, CN-A-106059559, CN106059559 A, CN106059559A, CN201610597724, CN201610597724.8
【发明人】张凯胜, 刘华, 吴小莉
【申请人】成都知人善用信息技术有限公司