CPLD在发射机控制保护系统中的应用
摘要：可编程控制器（PLD）自20世纪60年代末出现以来，就以其灵活、高效、可靠性高等优点受到设计者的青睐。而CPLD是20世纪90年代推出的一种复杂的PLD，其主要特征是集成规模大于1000门以上的可编程逻辑器件。它以其更大的容量，更快的速度，更强的仿真能力，增强了电路设计的灵活性。不但降低了开发成本，而且减小了设计风险。因此，在工业领域得到广泛的应用。根据发射机的工作特点，介绍了用CPLD完成对发射机的控制和保护功能。引言
雷达发射机的控制保护电路中的逻辑控制，大多采用＋15V的CMOS逻辑，各种故障的比较采用的是模拟比较。这不仅使元器件分散，不易集成（因为没有＋15V电压的可编程器件），不能编程，修改困难。最主要的问题是采样电压都是模拟电压，不能与单片机和计算机连，不易做液晶显示。而现在进口的发射机基本上都带液晶显示，界面良好，想看某个电压就可以显示某个电压，并且已经把这一部分电路模块化了。同时，一些大型的`数控机床及环境实验箱现在也都是用数字信号控制和显示的，所以，模拟信号数字化是发射机控制保护电路的发展方向。
现在采用先进的CPLD技术，将控制开关机顺序的组合逻辑用一片CPLD来实现；而故障比较部分用A/D变换器把采样的模拟信号变成数字信号，再用另一片CPLD进行数字比较，使各路的故障比较由原来的并行工作，改成串行工作。这两部分完成了控制保护系统的控制和保护两大功能，而且大大减少了元器件数量。
本文就如何用CPLD实现预热延时、风冷延时，加电的顺序控制，各种故障的指示，消除按键的抖动等功能；如何用CPLD实现串行采样、数字比较；如何实现各种取样的模拟电压与数字信号的衔接；如何解决电平变成＋5V后，可能会带来控制保护系统的误报故障；以及如何在控制保护电路地跟发射机地连在一起时，滤掉纹波保证A/D的精度等方面，进行了简述。
本系统的技术特点如下：
——使用了先进的CPLD技术，使编程和修改更加容易，可移植性增强；
——元器件数量减少，控制简单方便，提高了系统的可靠性；
——有各种故障指示，当出现故障时可以准确定位。
1 对发射机控制保护系统的要求
发射机由于其行波管非常昂贵，而且行波管的阴极电压和收集极电压都是高压，输出功率很大，所以，发射机的控制保护系统尤为重要。要求在出现任何一种故障时，控制保护系统都能发现故障，并且切断供给行波管的高压。控制保护系统分为控制和保护二部分，各部分具体要求如下。
1.1 控制部分
1.1.1 开关机顺序
开机时灯丝要有足够的预热时间，一般预热时间需要3～5min。只有在灯丝电压达到一定的幅度，预热达到要求时间，以及没有任何故障的情况下，才允许加高压。待高压加到一定的幅度才允许加触发脉冲。关机时，应先切断高压，后切断低压，而且低压切断后，要求风冷延时断电，使行波管的风机继续工作1～2min，再切断电源。所以，控制保护电路中要具有预热延时和风冷延时功能。
1.1.2 故障处理
在高压加上后，如果出现任何故障，应该立即切断高压，以免造成行波管或高压电源损坏。
1.1.3 显示
发射机在正常工作时应有显示，在故障发生时也应该有显示。
在正常工作时，加上低压，“预热”灯亮。预热时间达到后，如果没有任何故障，“待机”灯亮，这时按下“高压通”键，“高压通”灯亮。
发生故障时，无论是何种故障，该故障对应的显示灯都应亮。共有11种故障灯，分别是阴极过压、收集极过压、灯丝欠压、螺旋线过流、总供电过流、重频故障、反射功率故障、行波管过热、二组合过热、光纤故障、门开关故障。
1.2 保护部分
发射机具有过压保护、过流保护、温度保护、占空比保护、驻波保护、门开关保护等功能。