一种数字化功放模块控制保护馈电系统的制作方法

本实用新型涉及一种数字化功放模块控制保护馈电系统，属于技术领域。

背景技术：

功放管广泛应用在雷达、制导以及通信等领域，价格昂贵且脆弱，在设计相关电路时必须考虑对其进行保护。现有的保护多采用单片机、dsp等控制器或处理器，无法保证实时性，需要采用新类型的器件来实现系统功能，保证实时性。

其次功放管种类繁多，不同类型的功放管栅压调整范围不一样。同类型功放管受工艺限制，栅压一致性不高，需要根据调试情况单独设置，也给功放管的馈电系统设计带来不小的挑战。

综上，迫切需要一种新形式的控制保护馈电系统来解决现有功放管控制保护馈电应用中存在的不足。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种数字化功放模块控制保护馈电系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供种数字化功放模块控制保护馈电系统，包括：

远程通信单元、参数存储单元、主控核心单元、馈电单元和保护单元；所述远程通信单元、参数存储单元、馈电单元和保护单元分别与主控核心单元相互通信；

所述主控核心单元，

用于通过远程通信单元对外进行远程通信；

用于获取参数存储单元存储的参数或向参数存储单元中存储新的参数；

用于接收保护单元输入的保护信号；

用于输出控制信号至馈电单元，馈电单元用于根据控制信号控制开关的通断切换；

所述馈电单元包括漏极馈电单元和栅压馈电单元；

所述漏极馈电单元包括功率mosfet和mosfet驱动器，mosfet驱动器分别连接主控核心单元和功率mosfet；

所述栅压馈电单元包括数模转换器和功率放大器，所述数模转换器分别连接主控核心单元和功率放大器。

进一步的，所述远程通信单元包括外置控制器和can收发器；

所述外置控制器与主控核心单元之间采用spi接口进行数据交换，can收发器与外置控制器相接。

进一步的，所述馈电单元包括漏极馈电单元和栅压馈电单元；

进一步的，所述保护单元包括调制信号保护单元、漏压保护单元、漏流保护单元、栅压保护单元和温度保护单元；

所述调制保护单元、漏压保护单元、漏流保护单元、栅压保护单元和温度保护单元用于分别采集调制信号、漏压信号、漏流信号、栅压信号和温度信号传输给主控核心单元。

进一步的，所述调制保护单元接收外部输入的调制信号，进行电平转换后，传输给主控核心单元。

进一步的，所述漏压保护单元采集漏压信号，通过adc进行模数转换，传输给主控核心单元。

进一步的，所述栅压保护单元采集栅压信号，通过adc进行模数转换，传输给主控核心单元。

进一步的，所述温度保护单元采集温度信号，通过adc进行模数转换，传输给主控核心单元。

进一步的，所述漏流保护单元，

用于将采集的漏流信号，通过iv转换得到漏流对应的电压值；

用于将所述电压值通过adc进行模数转换，传输给主控核心单元；

用于将所述电压值传输至比较器，比较器的输出值传输给主控核心单元。

本实用新型所达到的有益效果：

系统采用远程通信单元进行通信，方便快速；栅压馈电单元采用数模转换器dac+功率放大器pa方式，保证栅压可调的同时，也保证栅压足够的带载能力；系统的主控核心单元能够确保系统工作的并行性与实时性。

附图说明

图1是本实用新型的系统原理框图。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种数字化功放模块控制保护馈电系统，用于实现功放模块的控制、保护及馈电功能，包括远程通信单元、参数存储单元、主控核心单元、调制信号保护单元、漏压保护单元、漏流保护单元、栅压保护单元和温度保护单元、漏极馈电单元和栅压馈电单元。

所述远程通信单元，用于实现远程can通信。通信方式采用被动查询方式，即数字化功放模块控制保护馈电系统不主动对外通信，仅对相关控制和查询指令进行响应。远程通信单元包括外置控制器和收发器，外置控制器选用microchip公司的mcp2515芯片，支持can2.0b标准，最高通信速率1mbps，与主控核心单元之间采用spi接口进行数据交换。收发器选用philips公司的第三代高速can收发器——tja1050，该芯片具有极低的电磁辐射和极高的电磁抗扰性，同时输入电平兼容3.3v和5v器件，带热保护，至少可连接110个节点。

所述参数存储单元，用于实现参数存储。存储的参数包括整个系统中所有可变值，如远程通信单元中的can报文帧id、栅压馈电单元的栅压设置值及各种保护阈值等。参数存储单元采用eeprom作为存储器，具体型号为at93c56b。该芯片具有2kb容量，可存储256个8bit数据或128个16bit数量，满足系统对参数存储的要求。

所述主控核心单元，采用fpga来实现整个系统的功能，利用fpga的高速输入输出管脚和并行处理能力来保证整个系统工作的实时性。fpga的具体型号可选最新7系列中的xc7a50t-2ftg256i，必须的外围电路包括jtag程序下载电路、程序存储电路以及硬件配置电路。

所述漏压保护单元，用于对系统的漏压值进行检测，通过主控核心单元以及参数存储单元中的预设阈值确定主控核心单元输出的漏极馈电控制信号，若输出的控制信号是出现过流情况的控制信号，则控制漏极馈电单元切断馈电。

所述栅压保护单元，用于对系统的栅压值进行检测，通过主控核心单元以及参数存储单元中的预设阈确定主控核心单元输出的栅压馈电控制信号，若输出的控制信号是出现欠压或过压情况的控制信号，则控制漏极馈电单元和栅压馈电单元切断馈电。

所述温度保护单元，用于对系统的温度值进行检测，通过主控核心单元以及参数存储单元中的预设阈确定主控核心单元输出的漏极馈电控制信号，若输出的控制信号是出现过温情况的控制信号，则控制漏极馈电单元切断馈电。

所述漏流保护单元，用于对系统的漏流值进行检测，通过主控核心单元以及参数存储单元中的预设阈确定主控核心单元输出的漏极馈电控制信号，若输出的控制信号是出现过流情况的控制信号，则控制漏极馈电单元切断馈电。

所述调制保护单元，用于对输入的调制信号进行监控，通过主控核心单元以及参数存储单元中的预设阈确定主控核心单元输出的漏极馈电控制信号，若输出的控制信号是出现过脉宽或过周期时，控制漏极馈电单元切断馈电。

其中，温度保护单元、栅压保护单元以及漏压保护单元均通过adc对相应的电压进行模数转换，结果送入主控核心单元，通过主控核心单元确定相应的保护。adc选用ads8638，可在1msps下测量达到±10v的输入电压，通过内置一个多路选择器，可实现最多8通道输入信号的测量。

漏流保护单元通过iv转换得到漏流对应的电压值，通过adc对该电压进行模数转换，通过主控核心单元与参数存储单元中的预设阈确定漏极馈电控制信号，进行相应的保护；还通过高速比较器对该电压值与预设的电压值进行比较，比较结果送至主控核心单元，与通过主控核心单元与参数存储单元中的预设阈确定漏极馈电控制信号的结果进行“或”运算，共同实现漏流保护。iv转换采用接触测量方式，即在漏极馈电电路中串入采样电阻，通过专用的运算放大器对采样电阻两端的压差进行放大，可实现电流与电压的线性对应。整个漏流保护单元的反应时间由iv转换时间和比较器反应时间两部分组成，为了有效的完成功放管的漏流保护功能，整个漏流保护单元的反应时间不应超过1us。通过合理的选用iv转换和比较器的器件，可保证该时间不超过1us，如iv转换选用linear公司的lt6118，比较器选用adi公司的ad8561。

调制保护单元接收外部输入的调制信号，并对其进行监控，分析其脉宽和周期，进行相应的保护。由于调制信号为方波，因此对其进行电平转换后，给到主控核心单元，发挥fpga的数字信号处理优势，用一个高频时钟对调制信号的高低电平进行计数，进而得到该调制信号的脉宽和周期参数。

所述栅压馈电单元，用于根据主控核心单元的控制信号，输出相应的栅压值或关断栅压。其中栅压输出采用dac+pa的方式，通过dac可实现栅压值的灵活调整，通过pa可增强栅压带载能力（pa指功率放大）。dac为数模转换器，选用ti公司的dac71408，14位分辨率，8通道独立输出，±1lsbinl高线性度，且加电过程和关断时具备固定输出状态。pa为功率放大器，对dac产生的电压进行跟随处理，同时提高输出电流能力，选用ti公司的opa551ua，单位增益稳定，可提供高达200ma电流持续输出能力，满足栅压供电需求。

所述漏极馈电单元采用功率mosfet作为开关，搭配对应的mosfet驱动器，实现快速通断切换。

本实用新型的栅压馈电单元和漏极馈电单元外接功放管即可解决现有功放管存在的不足。

本实用新型的特点体现在：1、系统采用can总线进行通信，接线方便；2、系统栅压输出采用dac+pa方式，保证栅压可调的同时，也保证栅压足够的带载能力；3、系统采用fpga来实现功能，确保系统工作的并行性与实时性。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。