基于CPLD的双电源控制器设计

ElectronicDesignEngineering2018年11月Nov.2018基于CPLD的双电源控制器设计

胥猛，宋昌隆，蒲韬，谢桂芳，侯华

（绵阳西南自动化研究所四川绵阳621000）

摘要：为了实现对主控板的测试需求，提出了一种基于CPLD可控隔离双电源测试系统设计方案，并完成系统的软硬件设计。该系统的硬件部分主要用来模拟主控板上2个独立电源模块功能，软件部分采用VERILOG进行编程，能够完成对其输出2路时序可控的隔离电源，并进行测试的功能。实际应用表明，该系统具有操作快速、测试准确的特点，达到了设计要求。关键词：CPLD；可控；隔离；时序中图分类号：TN99

文献标识码：A

文章编号：1674-6236（2018）21-0161-04

DesignofdualpowersupplycontrollerbasedonCPLD

XUMeng，SONGChang⁃long，PUTao，XIEGui⁃fang，HOUHua（SouthwestAutomationInstitute，Mianyang621000，China）

Abstract:Inordertosatisfytherequireofmainboard，thedesignofcontrolledisolationdoublepowertestsystemsbasedonCPLDisdesignedinthispaper，andthesoftwareandhardwareiscompleted.Theoftimingcontrollableisolatedpowerandtesteffective.Theexperimentandapplicationshowthatthissystemhasgoodperformance，andquicklyachievethedesignrequirement.Keywords:CPLD；controlled；isolation；timing

hardwarepartofthesystemismainlyusedtosimulatethefunctionof2independentpowermoduleson

themainboard，thesoftwarepartisprogrammedbyVERILOG，anditcancompletetheoutputof2kinds

主控板在XX产品中属于核心部件，生产人员在测试过程中，确认主控板不能正常启动的故障复现频繁，合格率只有85%；在环境试验[10]过程中，合格率更是降低到60%。本文就此问题进行分析，找出准确定位故障原因的方法，并应用于实践中。

是2路电源供电时序不合格造成的，为了解决此问题，可利用可控双隔离电源控制器进行测试，找出时序差，为后期更改主控板设计提供依据和保障，并提高主控板启动合格率。

1测试需求分析

针对为满足主控板[7]启动性能进行测试的需求，首先了解主控板过程。主控板启动过程中，供电转换分为两种：

1）5V电源隔离升压到12V，供周边电路使用；2）5V电源降压到3.3V，供核心电路使用。通过对主控板启动过程中两路供电电源[8]的进一步分析，如果不解决两路供电时序[5]出错的问题，后期产品将会有15%的概率出现故障，影响主控板可靠性。

因此，制约主控板启动可靠性能[9]的原因，主要收稿日期：2018-01-30

稿件编号：201801175

2总体设计

该测试系统结构图如图1所示，在对主控板启动的测试过程中，通过对2路电源的供电先后时序进行控制，用示波器配合查看电压变化过程，当主控板能正常启动后，找出2路电源电压的切入时间差。并且对比原主板2路电源切入的时间差，分析差距，得出解决办法。

3硬件设计

测试系统硬件主要由MOS控制器[2]、CPLD控制器、按键系统、显示系统、2路外接电源[4]和示波器组成，

6，10-18]

而本次测试需要设计的的MOS控制器、CPLD[1，

控制器、按键系统和显示系统正是组成本次测试的

作者简介：胥猛（1984—），男，四川绵阳人，中级工程师。研究方向：计算机科学与技术。

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《电子设计工程》2018年第21期

隔离双电源控制器。硬件结构如图2所示。

以下是主要硬件图，如图3~图6所示。

图1系统总体结构图

图2硬件结构图

图3显示

图4按键

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图5CPLD

胥猛，等基于CPLD的双电源控制器设计

图6MOS控制器

4软件设计

该测试系统的软件为Verilog语言编程，整个系统由ProgramPowersupply_mod、Key_funcmod、Switch、smg_basemod共4个模块组成，如图7所示。

图7软件结构图

在设计中，要充分考虑控时的精确性、细分性，时差达到5个档次可选：1ms、10ms、100ms、1s和10时设置的时序来进行开通。直到统计出s；显示为及时信号；2路独立电源按生产人员临10块主控板时差的数据后，为下一步设计更改提出依据。软件设计流程图如图8所示。

以下是Verilog语言编写程序后生成的主要RTL图，如图9、图10所示。

5测试应用

测试工装，以及波形图：如图11~图14所示。测试效果：环境试验中使用该测试系统对10块主控板进行测试3.3V和12V，分别统计时差为1ms，5ms，6ms时，观察主控板是否正常启动。用

图8软件流程图

图9

输入输出接口1

图10输入输出接口2

图11

电子负载

示波器观察主板在不使用控制器时，两路供电时差为多少。如表1所示。

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《电子设计工程》2018年第21期

图12电源和板卡

图13时延6ms

图14时延10ms

表1

测试结果示意图

编号时差

不使用测试系统，使用

示波器观察

11时差正常ms5时差6ms正常ms不正常不正常2正常正常不正常正常3正常正常不正常正常4正常正常正常正常5正常正常不正常正常6正常正常不正常正常7正常正常正常正常8正常正常正常正常正常不正常不正常109

正常正常

正常

不正常

正常

由于前期单独使用示波器观察2路电源的电压爬升有时差，只能估计是供电故障的原因。

经过使用测试系统比较后，统计出以上数据，得出结论为双路供电电源的时差做到低于5ms后，主控板能正常工作。

6结论

该隔离双电源控制器采用模块化设计，测试到主控板不能正常工作的主要原因为3.3V和12V电源的最大时差超过5ms，为后期主控板设计提供依据，更改设计后，10块主控板均通过测试，主控板正常启动合格率提高到-164-

100%。该测试系统达到设计要求。

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