FPGA_ASIC基于FPGA的VRLA蓄电池测试系统设计.pdfVIP

电子发烧友 电子技术论坛 基于 FPGA 的 VRLA 蓄电池测试系统设计 牛俊峰 解本铭 (中国民用航空学院 交通工程学院，天津 300300) 来源：微计算机信息 摘 要：采用 FPGA 现场可编程器件实现 VRLA 蓄电池测试系统的复杂数据采集电路、USB 数 据通信接口、寄存器电路、越限报警电路等关键模块的设计，其中数据采集电路模块用差动 式模拟开关电路替代双刀式继电器模拟开关，整体架构利用了 FPGA 编程灵活、加密性好、 设计制造成本低等优点，其固件开发的数据采集电路比常规采集卡稳定性更高，系统运行性 能良好。 关 键 词：现场可编程门阵列；VRLA 蓄电池；差动式模拟开关；VHDL 语言 中图分类号：TP39 文献表识码：B Design of VRLA battery test system Based on FPGA NIU Junfeng Xie Benming (Traffic Engineering School, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China ) Abstract: Taking advantage of the FPGA IC to construct such key modules as data acquisition circuit, USB data transmission circuit, register circuit and alert circuit of VRLA battery test system, the module of data acquisition circuit introduces the differential analog switch to take the place of dual-knife relayed analog switch, the architecture of the hardware system utilizes the outstanding figures of FPGA including the flexible compilation, excellent encryption function and low design cost. The data acquisition circuit compiled with firmware has significant stability than normal DAQ board, satisfying performance has been achieved. Keywords: FPGA; VRLA battery; differential analog switch; VHDL 1、 引言 阀控式铅酸蓄电池（VRLA ）在实际使用中会出现电池壳变形、电解液渗漏、容量不足、电 池端电压不均匀等现象，实践证明，整组电池的容量是以状况最差的那块电池的容量值为准， 电子发烧友 电子技术论坛 而不是以平均值或额定值（初始值）为准，当电池的实际容量下降到其本身额定容量的 90% 以下时，电池便进入衰退期，当电池容量下降到原来的 80% 以下时，电池便进入急剧的衰 退状况，衰退期很短，此时电池组已存在极大的事故隐患，所以对 VRLA 蓄电池的定时检 测和在线监测是非常重要和必须的。 2、 硬件电路设计 VRLA 蓄电池在线监测系统主要功能是对直流电源 VRLA 蓄电池组中每一个 VRLA 蓄电池 的端电压进行巡检，其工作方式分为实时监测和定时监测两类，定时监测的时间间隔由用户 根据实际需要设定，用户可随时切换实时与定时监测两种工作模式，通过监视器显示电压、 温度、内阻曲线实现对单个及整体 VRLA 蓄电池的监控操作。可完成图表打印，图形保存， 曲线显示，历史数据回放多种管理功能，并缺省设置越限报警电压及温度范围限，如有异常 情况立即发出报警信号。 2.1 测试系统硬件结构 本例 FPGA 开发系统采