CPLD在发射机控制保护系统中的应用

对于行波管来说，它的阴极和收集极电压都很高，现在大多采用开关电源，电压很快就升到行波管要求的阴极和收集极电压。如果反馈环路一旦失控，将使行波管因为过压而烧毁。所以，必须检测行波管阴极和收集极电压，一旦出现过压立刻将高压切断。主要是切断开关电源的脉宽调制器的输出脉冲，使主功率器件没有驱动脉冲，达到保护的目的。

1.2.2 过流保护

包括螺旋线过流保护和总供电的过流保护。前者主要是保护行波管，防止行波管的螺旋线因电流过大而烧毁。后者是保护高压电源和行波管，防止高压电源短路或电流过大造成对行波管和高压电源的损害。

1.2.3 温度保护

1.2.4 占空比保护

脉冲行波管的占空比是行波管的主要指标，如果超过允许的最大占空比会损害行波管，所以，对输入脉冲的占空比要有限制，一旦超过，立即切断高压，使行波管不工作。

1.2.5 驻波保护

行波管是发射功率器件，如果反射的功率过大会损坏行波管，所以设置驻波保护。

1.2.6 门开关保护

由于发射机内有高压，为保护人身安全，不允许在发射机开盖的状态下加高压。

2 控制保护系统功能的实现

2.1 组合控制逻辑

由一片CPLD（图1中为CPLD1）完成如下功能：——风冷延时和预热延时；

——接受键盘上的“低压通/断”、“高压通”、“高压断”、“复位”、“天线/负载转换”等指令，产生相应的逻辑；

——控制加高压的顺序，必须先通低压，加灯丝电压、待灯丝“预热”状态结束，并无任何故障时，才允许加高压；高压升到一定的幅度才允许加触发脉冲；当出现任何故障的时候，都必须首先切断高压；完成正常状态与故障状态的显示和编码，即把各种状态指示出来，如按“低压通”键时，“低压通”灯应亮；预热状态时“预热”灯亮；风冷状态下“风冷”灯应亮；预热状态结束时，“高压断”灯应亮；按“高压通”键时，“高压通”灯应亮；当发生任何故障时，均应切断高压，“保护”灯应亮，同时对应该故障的灯应亮；当故障排除后，按“复位”键，系统应能回到高压断状态；另外，还要把多种故障编成码，送中心机显示。

2.2 时序控制逻辑

由另一片CPLD（图1中为CPLD2）实现，这一片CPLD的功能是分时地采样5路模拟信号，将其转换成数字信号，送入相应的锁存器里，然后与各自的数字基准比较，超过基准的判为“高”，并将比较的结果送入上一片CPLD作为故障指示。按照上述要求，这一片CPLD应完成如下功能：

——给多路A/D产生地址选择信号，并在每一路地址有效期间完成；另外，产生数据采样信号给A/D变换器，使A/D开始转换，转换完后，在70ns内将转换的数据送入相应的锁存器；

——进行多路数字比较，产生故障信号，并将故障信号送入控制组合逻辑的CPLD，切断高压。

3 控制保护系统方框图

控制保护系统的方框图如图1所示。CPLD1主要完成对发射机的开关顺序控制。CPLD2主要给A/D变换产生时序，以及完成数字比较，产生各种门限保护。差分运放主要是用来去除来自发射机内的取样信号的共模干扰。光接受器/锁相环主要是采样悬浮于地的收集极电压。阴极脉宽调制器主要产生驱动阴极高压电源的脉宽调制信号。收集极脉宽调制器主要产生驱动收集极高压电源的脉宽调制信号。

4 实现控制保护系统功能时出现问题的分析和解决办法

4.1 电