中心議題：

• 基於CPLD在臭氧發生器供電電源中的應用

解決方案：

• 通過調試工業現場
• 統使用VHDL語言進行模塊化編程

臭氧被喻為“綠色”消(xiao)毒(du)產(chan)品(pin)，在(zai)國(guo)內(nei)外(wai)得(de)到(dao)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。近(jin)年(nian)來(lai)
，臭(chou)氧(yang)技(ji)術(shu)作(zuo)為(wei)環(huan)保(bao)產(chan)業(ye)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)，受(shou)到(dao)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)人(ren)的(de)重(zhong)視(shi)。相(xiang)關(guan)產(chan)品(pin)已(yi)從(cong)飲(yin)用(yong)水(shui)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)拓(tuo)展(zhan)到(dao)汙(wu)水(shui)處(chu)理(li)、空氣淨化、家庭環境汙染防治
、醫療保健等領域。

臭氧發生器供電電源是臭氧發生器的重要組成部分
，供電電源的電壓、頻率和波形是影響臭氧發生器效率的重要因素。發生器的結構、氣源和冷卻係統確定後


，電源係統的性能與品質就成為影響發生器效率的關鍵。上世紀80niandaihou，bandaotiqijiandefazhanshichouyangdianyuanfashengzhidebianhua，nibianshidianyuanchengweichouyangfashengdianyuandezhuyaoxingshi。zaigaileidianyuanzhong
，yongzhengliuqijianggongpinjiaoliudianzhengliuchengzhiliudian，jingnibiandianluzhuanhuanweidanxiangzhonggaopinjiaobiandian
，zaijingzhonggaopinshengyabianyaqishengyazhifashengqifangdiansuoxudedianya。yugongpingongdianxiangbi
，zhongpinnibiandianyuanjuyouxitongtijixiao

、電源效率高
、臭氧產量大、可線性調節範圍寬
、對電網汙染小等優點。

 1 係統硬件設計

在臭氧發生器供電電源的設計中，由於可控矽SCR在zai三san相xiang整zheng流liu時shi產chan生sheng的de換huan流liu壓ya降jiang對dui輸shu出chu電dian壓ya平ping均jun值zhi和he電dian壓ya波bo形xing都dou會hui產chan生sheng嚴yan重zhong影ying響xiang。因yin此ci
，在zai電dian源yuan主zhu回hui路lu的de設she計ji中zhong采cai用yong大da功gong率lv二er極ji管guan整zheng流liu取qu代daiSCR整流
，使得整流電路輸出的電壓脈動很小，從而提高電源的穩定性和效率。

由you於yu電dian源yuan整zheng流liu部bu分fen采cai用yong不bu可ke控kong的de二er極ji管guan進jin行xing整zheng流liu，輸shu出chu電dian壓ya的de調tiao節jie就jiu不bu能neng通tong過guo整zheng流liu部bu分fen進jin行xing控kong製zhi。因yin此ci，電dian源yuan輸shu出chu電dian壓ya和he頻pin率lv的de調tiao節jie就jiu隻zhi能neng通tong過guo逆ni變bian部bu分fen進jin行xing調tiao節jie
，即ji通tong過guo對dui逆ni變bian觸chu發fa脈mai衝chong的de占zhan空kong比bi和he頻pin率lv的de控kong製zhi從cong而er達da到dao對dui電dian源yuan輸shu出chu電dian壓ya和he頻pin率lv的de調tiao節jie，以yi滿man足zu設she計ji要yao求qiu。下xia麵mian重zhong點dian討tao論lun如ru何he進jin行xing占zhan空kong比bi調tiao節jie
、頻率調節和軟啟動時間調節。

1．1 占空比調節單元

圖l為占空比調節電路。該電路是將調節器輸出的電壓信號作為壓控振蕩器VCO(Voltage CONtrolled Oscillator)的輸入信號，此信號是一個在0～5 V之間變化的直流電壓信號，即INPUT信號，由於VCO是一個電流控製振蕩器

，對定時電容C1的充電電流與從引腳9輸入的控製電壓成正比，使VCO的振蕩頻率正比於該控製電壓。當VCO控製電壓為0 V時
，其輸出頻率最低
；當輸入控製電壓等於電源電壓VDD時，輸出頻率則線性增大到最高輸出頻率。VCO振蕩頻率的範圍由R1、R2和C1決定。VCO振蕩頻率由CD4046的引腳4直接輸出到CPLD處理單元，CPLD內部通過對該脈衝信號的計數來控製逆變觸發脈衝的寬度，來調節觸發脈衝的占空比。

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1．2軟啟動時間的調節單元

圖2為軟啟動時間調節電路。該電路單元是將調節器輸出信號作為電壓比較器LM339的輸入信號，此信號是一個在0～5 V之間變化的直流電壓信號(即INPUT信號)。按照設計要求，LM339的引腳6給定電壓為1 V

，當INPUT信號的電壓大於l V時，LM339的引腳l通過上拉電阻輸出一個高電平作為啟動信號送入CPLD。在CPLD內部通過調節外部的撥段開關控製比較器的輸出，從而控製軟啟動的時間。
圖3為頻率調節電路。通過調節CD4046外接電位器POTll
，控製VCO輸出脈衝的頻率，根據設計要求，該電路將輸出一個變化範圍在1～6 kHz之間的脈衝信號PLS
，將該信號作為CPLD的輸入信號。在CPLD內部通過計數延時和占空比設計要求
，最終輸出一個頻率在400～3 000 Hz之間符合占空比要求的逆變觸發信號
，並可通過POT11調節該信號的頻率。

2 係統軟件設計

該係統軟件設計是根據係統功能要求而設計的，基於EPM7128的軟件程序設計分為：輸出脈衝占空比調節
、頻率調節、軟啟動時間調節和過壓過流報警。開發係統使用VHDL語言進行模塊化編程，這樣可以提高程序的移植性，縮短開發周期
，降低開發成本。而且易於維護係統軟件
，提高可靠性。圖4是輸出的兩路PWM脈衝仿真波形，其中GCLK是一個基準時鍾源

，CLKl和CLK2分別是經VCO轉換的頻率調節和占空比調節信號，SET和SOFT分別是2個外接的4位占空比調節和軟啟動調節撥段開關。
3 結束語

介紹了基於CPLD的臭氧電源控製係統的軟硬件設計。數字電路在電源控製係統的應用使得該係統的可靠性增強
、功能更加完善，該控製係統隻需調節外接的2個ge撥bo段duan開kai關guan就jiu可ke實shi現xian對dui輸shu出chu脈mai衝chong的de占zhan空kong比bi調tiao節jie和he對dui軟ruan啟qi動dong時shi間jian的de控kong製zhi

，從cong而er使shi電dian源yuan控kong製zhi更geng方fang便bian和he靈ling活huo。通tong過guo調tiao試shi工gong業ye現xian場chang，該gai控kong製zhi係xi統tong能neng完wan全quan滿man足zu對dui中zhong頻pin臭chou氧yang電dian源yuan的de控kong製zhi
，而er且qie具ju有you抗kang幹gan擾rao能neng力li強qiang、穩定性好等優點
，具有廣泛的應用前景。