[实用新型]基于SOPC的电源控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电源控制器，特别是一种适用于工业设备大规模配电控制场合的电源控制器。

背景技术

在工业控制现场很多时候要求对工业设备的复杂配电系统进行远程控制，对于电源控制要求规模大，控制节点多，同时可靠性高，实时性好。现有的电源控制器分为两种：一种基于高性能CPU模块的设计，具备多种通信接口，可以运行实时操作系统，满足实时性的要求，但是功耗高、成本高、体积大、可靠性差；另一种基于单片机的设计，功耗小、成本低、可靠性高，但是处理能力差，任务顺序执行，实时性差，特别是有限的硬件资源无法满足大规模控制的需求。两种电源控制器都不能满足大规模电源控制系统的要求，因此就需要有一种硬件资源丰富，可靠性高，实时性好的设计。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提出一种可以适应工业设备大规模配电控制场合的可靠性高、实时性好的小型化电源控制器。

本实用新型所采用的技术方案是：

基于SOPC的电源控制器，包括通信接口电路、SOPC电路、继电器故障采集电路、继电器控制电路、传感器信号采集电路、FPGA配置电路，其中，

FPGA配置电路与SOPC电路连接，

48路电流、48路电压传感器通过传感器信号采集电路与SOPC电路连接，

48路继电器故障信号输入继电器故障采集电路，继电器故障采集电路的输出与SOPC电路连接，

SOPC电路输出的控制信号通过继电器控制电路连接48路继电器，

SOPC电路通过通信接口电路连接上位机。

所述的通信接口电路包括以太网接口电路、RS422电平转换电路、RS485电平转换电

路和RS422差分电平的SPI接口电路。

所述的SOPC电路由FPGA单芯片EP2C35F672I8组成。

所述继电器故障采集电路包括故障初始化电路和双电平驱动芯片SN74ALVC164245DGG。

所述继电器控制电路包括FPGA输出驱动电路和N沟道MOSFET管IRF7380。

所述传感器信号采集电路包括电压基准源AD780BR、采集电阻和6片16路12位串行ADC芯片AD7490BRU。

所述FPGA配置电路由EPCS64串行配置芯片和JTAG配置接口电路组成。

本实用新型的积极效果是：

1、此电源控制器适用于大规模电源控制场合，在一块150mm×100mm的电路板上实现了对48路电源的闭环控制：48路继电器开关控制、48路继电器故障检测、48路电流传感器信号采集和48路电压传感器信号采集。

2、SOPC单片片上系统设计大大缩减了控制器的功耗、体积和硬件成本，基于可编程软核的设计使系统可剪裁、可升级，以FPGA为载体具有极高的稳定性和可靠性，SOPC软件设计的灵活性和FPGA时序逻辑的硬件并行处理能力相结合为电源控制器提供了很高的处理性能和极高的实时性。

3、通信接口全部采用差分电平传输，抗干扰能力强，适用于电源控制的复杂电磁环境。

附图说明

图1本实用新型总体方框图，

图2通信接口电路——以太网口原理示意图，

图3通信接口电路——RS422/RS485、SPI接口原理示意图，

图4继电器控制电路图，

图5继电器故障采集电路图，

图6传感器信号采集电路图，

图7FPGA配置电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明。

本实用新型的设计思想是：将处理器和接口控制器都在FPGA单芯片里通过SOPC技术实现。SOPC软件设计的灵活性和FPGA时序逻辑的硬件并行处理能力相结合为电源控制器提供了很高的处理性能，FPGA环境适应性强，可靠性高，单芯片的体积、功耗都非常小，但是超大的容量和丰富的硬件资源却可以实现非常大规模的电源控制。电源控制器采用差分传输接口，抗干扰能力强，上位机可以远离电源工作，安全、方便。

本实用新型的总体框图如图1所示。基于SOPC的电源控制器包括通信接口电路1、SOPC电路2、继电器故障采集电路3、继电器控制电路4、传感器信号采集电路5、FPGA配置电路6，其中，

FPGA配置电路6与SOPC电路2连接，

48路电流、48路电压传感器10通过传感器信号采集电路5与SOPC电路2连接，

48路继电器故障信号8输入继电器故障采集电路3，继电器故障采集电路3的输出与SOPC电路2连接，