跟着电力电子技能的开展，离线开关电源在人们的日常日子中得到了日益广泛的使用。在开关电源范畴，各大半导体厂商对开关电源操控芯片的竞赛也日趋激烈。因而，缩短操控芯片的开发周期及新产品的上市时刻，是进步其竞赛力的关键因素。
在开关电源操控芯片的规划进程中，软件仿真是体系计划证明的一个重要手法。而操控芯片的硬件模仿，因其能够战胜软件仿真的一些缺陷，日益遭到人们重视。为此，笔者规划并开发了一套根据FPGA的通用开关电源操控器硬件模仿渠道。操控器的逻辑电路经过FPGA编程完成；操控器的模仿电路经过比较器、扩大器等完成。经过此渠道对开关电源操控芯片进行硬件模仿，直接从硬件对操控器规划的技能计划进行证明承认，进步了操控器规划的可靠性，然后大大缩短其规划周期。
1 通用硬件模仿开发渠道的组成
此通用IC操控器硬件模仿开发渠道首要由两部分组成：数字电路部分(包含一块FPGA开发板)和模仿电路部分(包含一块模仿电路板、一块参阅电源板和一块驱动电路板)。此渠道的结构框图如图 1所示。 
1.1 数字电路部分
数字电路部分由Memec公司的Spartan-3 LC开发板组成。此开发板根据Xilinx公司的Spartan-3系列FPGA XC3S400，首要包含有：1个50MHz的时钟晶振、1个RS-232接口、1个USB 2.0接口、4个LED、8个滑动开关、2个按钮式开关、1个七段显示器以及2个可扩展至109个用户I/O的接口。
Spartan-3系列FPGA XC3S400选用90nm工艺技能，包含有40万个体系门(System gates)、8064个等效逻辑单元(Equivalent logic cells)、16个18×18专用乘法器、4个片上时钟办理模块(DCM)以及多达141个用户I/O引脚。
此开发板供给了强壮的可编程数字逻辑功用。经过对FPGA的编程，能够完成各种所需的数字逻辑战略，然后能够很好地对PWM操控器的数字逻辑部分进行硬件模仿。
1.2 模仿电路部分
模仿电路部分首要包含以下功用模块：5V电源模块、参阅电压模块、通用加法电路模块、通用扩大电路模块、通用比较电路模块、数字软发动单元模块、模仿软发动单元模块、A/D模块、驱动电路模块等。
经过对这些通用模块及其他功用模块的组合，能够完成对PWM操控器各种模仿电路单元的硬件仿真。
限于文章篇幅，各个功用模块的详细组成将不在此介绍。
2 开关电源操控器硬件模仿的完成
经过对FPGA的逻辑功用编程以及模仿电路功用模块的组合，能够完成开关电源PWM操控器各个功用模块的硬件模仿，如振荡器模块、软发动模块、PWM生成模块以及维护电路模块等。
2.1 振荡器模块的完成
振荡器模块用来发生必定频率的触发脉冲，此模块能够直接由FPGA得到，其原理图如图2所示。 
由外部晶振发生的50MHz时钟信号经过一次分频模块CLKDLL得到20MHz的时钟信号，然后再经过一个能够自在设定参数的二次分频器，得到所需求的时钟频率信号。其间，一次分频模块CLKDLL为Xilinx公司的规范库函数；二次分频模块使用VHDL言语编写逻辑程序予以完成。
2.2 软发动模块的完成
为防止开关电源敞开时在输入端发生过大的冲击电流，其操控芯片内部集成有软发动模块。软发动电路有多种完成办法，使用通用硬件模仿渠道能够模仿出相应的软发动电路。
2.2.1 模仿式软发动电路
此形式的软发动电路如图3所示，由上拉电阻RSoft-Start和外加%&&&&&%Css完成。当模仿渠道敞开时，5V基准源经过上拉电阻RSoft-Start向Css充电，软发动时刻由时刻常数决议，TSoft-Start=2τ=2RSoft-StartCss；当模仿渠道封闭时，由FPGA发生Reset信号，注册Qss，使Css放电，以确保下次重新发动模仿渠道时，Css的电压从零开始上升。发动进程的波形如图4所示。 
2.2.2 数字式软发动电路
另一种软发动形式为数字式软发动形式。其规划思维是经过操控三个开关管的注册次序，得到一逐次上升的阶梯形电压VSofts，然后到达软发动的意图。软发动的时刻能够经过切换时刻△t确认，即TSoft-Start=7△t。发动进程的波形如图5所示。 
2.3 PWM生成模块的完成
此硬件模仿渠道能够完成电压型及电流型脉宽调制办法。电流型PWM发生器的完成电路如图6所示，其注册信号由时钟脉冲触发；关断信号由变压器原边电流信号和输出电压反应信号决议。变压器原边的电流反应信号(由采样电阻经CS端得到)扩大后，与输出电压反应信号(Reg)比较，当二者电压信号持平时，PWM比较器翻转，关断PWM输出脉冲信号。输出脉冲的最大占空比由CLK信号的占空比决议。 
2.4 维护电路模块的完成
为进步体系的可靠性，操控电路需求各种维护功用，如输入过压维护、输入欠压维护、开环状况维护、过载维护以及峰值电流限幅维护等。维护功用模块能够由比较电路完成。将监测信号(如电源电压Vcc、输出电压反应信号VFB及电流反应信号isense等)别离与给定的参阅电压进行比较，当被监测信号超越参阅电压值时，过错比较器(Error CMP)将当即翻转，并经过过错锁存器(Error Latch)确定PWM输出信号，然后到达维护功用。
3 试验验证及成果剖析
为了验证此办法的可行性，笔者以Infineon公司的TDA16888 开关电源Demo板为根底，使用通用硬件模仿渠道模仿操控芯片TDA16888 PWM操控级的功用，并对其部分操控战略进行相应的改善。TDA16888 PWM操控级的硬件模仿电路如图6所示。功率电路板为200瓦多路输出双晶体管正激变换器，其结构简图如图7所示。 
图8和图9为试验波形图。其间，图8为软发动状况的波形图，通道1为CoolMOS门驱动信号，通道2为软发动电压VSoftStart，通道3为反应电压Vrge，通道4为扩大后的电流反应信号Vrmp。从此波形能够看出，软发动进程大约为90ms。 
图9为正常作业状况的波形图，通道1至通道4的信号与图9相同。从此波形能够看出，门驱动信号的下降沿由反应电压Vreg和扩大后的电流反应信号Vrmp决议；其上升沿由固定频率的时钟脉冲决议。
试验证明，此硬件模仿开发渠道能够很好地模仿电流型PWM操控器。
针对开关电源操控器开发进程中软件仿真的缺乏，本文提出并规划了一套根据FPGA的通用IC操控器硬件模仿开发渠道。此渠道充分使用FPGA的通用性和灵活性，在IC开发进程中对其进行硬件模仿，直接从硬件对技能计划进行证明，大大进步了%&&&&&%操控器的开发周期。试验成果表明，此计划的确可行，并具有广泛的实用价值。
参阅文献
1 Memec Design.Memec Spartan-3 LC User′s Guide，V2.0.Memec Design，2004；(6)
2 Xilinx.Spartan-3 FPGA Family：Complete Data Sheet，V1.6.Xilinx，January 17，2005
3 Xilinx.Libraries Guide ISE6.3i.February 25，2003
4 Infineon Technologies.TDA16888 Data Sheet.Infineon Tech-nologies AG，February 28，2000
5 Infineon Technologies.TDA16888 Application Note：200W SMPS Demonstration Board II.Infineon Technologies AG，V1.0.September，2004
