基于DSP+FPGA的磁铁电源控制器的设计

瞿 盛，庞科旺

（江苏科技大学 电子信息学院，江苏 镇江 212003）

磁铁电源大多作为电源中的一种特种电源被广泛应用于加速器、质谱仪等设备，为磁铁提供特定的励磁电流以产生所需的磁场，对磁铁电源的基本要求来源于磁场特性，因此基于数字化电源控制器的磁铁电源为输出高精度的稳定励磁电流，以获得符合运行模式的稳定磁场结构提供了重要保证[1-2]。文中介绍的磁铁电源控制器采用DSP和FPGA的双CPU结构，采用FPGA控制高精度模数转换器AD7679进行采样，通过DSP的SPI接口把采集到的数据送给DSP；由DSP运算处理后输出用来控制磁铁电源的带有死区的PWM波形。

1 控制器总体结构

控制器采用DSP TMS320F2812为数字处理输出模块，以Altera公司的CycloneⅢ系列FPGA控制前端AD进行数据采集，数据传输部分由FPGA与DSP的SPI接口完成。通过DSP的SCI串口与上位机实现通讯，显示并控制电源的运行状态，后端的驱动电路中实现主电路和驱动电路的隔离。控制器总体结构框图如图1所示。

2 硬件电路设计

2.1 信号调理电路

图1 控制器总体结构框图Fig.1 Structure diagram of the magnet power supply controller

信号调理电路的主要作用是实现信号的放大和低通滤波。因为要保证将AD转换器的采集信号限制在0~+5 V之间，为防止大电流信号时产生过高的输入电压会损坏A/D端口，设计了电平限制保护电路。AD转换器输入采用差分输入方式，将单端信号转换为差分信号，实现比例放大，有效的滤除了高频噪声，便于AD对输入信号的高精度采集。图2为信号限幅、隔离、滤波和放大电路。

图2 信号调理电……