本发明属于电子电路，具体涉及一种基于fpga的双冗余配电控制器。
背景技术：
1、进入21 世纪以来，嵌入式技术得到了非常迅速的发展，已广泛应用在工业控制的各个领域。随着通信技术、微处理器技术和控制技术的不断进步，以超大规模数字集成电路的嵌入式电子技术为基础的全数字式监控系统开始在世界范围内兴起，并迅速扩展到船舶工业领域，使船舶自控技术获得了突破性的发展。
2、嵌入式系统本身具备低成本、低功耗和高性能的特性，同样可以应用在配电系统的监控中，取消了原来复杂而不可靠的模拟式设备，从而大大简化了系统。fpga可以定制化地设计功能，因此可以实现非常高效的逻辑运算，可以适应不同的应用需求。其具有并行计算能力，可以处理大量数据，实时性更强。这使得fpga成为嵌入式控制核心的优选。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于fpga的双冗余配电控制器，能够在船舶正常供电故障的情况下，紧急使用控制器控制变压器及负载投切，启用应急电网，保障重要负载供电。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于fpga的双冗余配电控制器，包括用于电源输入的电源变换电路一和电源变换电路二以及用于信号输入的di信号采集电路一和di信号采集电路二，还包括fpga一和fpga二以及do信号输出电路一和do信号输出电路二，所述的电源变换电路一、fpga一和do信号输出电路一顺序连接，所述的di信号采集电路二、fpga二和do信号输出电路二顺序连接，所述的电源变换电路二连接fpga二，所述的di信号采集电路一连接fpga一，所述的电源变换电路一和电源变换电路二均包括24v电源输入接口和与电源输入接口连接的dc-dc变换器，两个24v电源输入接口和两个dc-dc变换器形成双冗余回路，两路24v输入电源经过dc-dc变换器分别产生两路独立的5v和3.3v电源为后级电路供电，实现供电电源的双冗余，所述的do信号输出电路一和do信号输出电路二均包括依次连接在fpga芯片前方的光耦隔离器u117和反相器，输入信号进入光耦隔离器后通过反相器分别进入fpga一和fpga二中，实现输入信号的双冗余，fpga一和fpga二分别独立的对输入的双冗余信号进行逻辑判断和计算，实现配电控制的双冗余，所述的do信号输出电路一和do信号输出电路二均包括光耦隔离器u45和两个三极管q12和q13，fpga一和fpga二输出的信号经过三极管进行或运算变成一个信号后再驱动光耦隔离器u45控制电压输出。
3、所述的一种基于fpga的双冗余配电控制器，其电源变换电路一包括电源隔离芯片u1和电源变换芯片u5，电源隔离芯片u1前侧依次有熔丝f1以及接在电源输入端和gnd之间的压敏电阻rv2和二极管d1，所述的电源变换电路二包括电源隔离芯片u2和电源变换芯片u6，电源隔离芯片u2前侧依次有熔丝f2以及接在电源输入端和gnd之间的压敏电阻rv3和二极管d2，电源隔离芯片u1和电源变换芯片u5之间以及电源隔离芯片u2和电源变换芯片u6之间连接有共用的npn型三极管q6，两路24v电源分别经过熔丝f1、f2到电源隔离芯片u1、u2的输入端，电源隔离芯片u1、u2的输出端经电阻r15、r16分压后导通npn型三极管q6形成回路，电源隔离芯片u1、u2的输出端分别经电感l1、l2和电容c10、c11、c13滤波后分别到达电源变换芯片u5、u6的输入端，输出5v电压。
4、所述的一种基于fpga的双冗余配电控制器，其di信号采集电路一包括连接在光耦隔离芯片u117的4脚的分压电阻r706和与分压电阻r706连接的反相器u118，所述的di信号采集电路二包括连接在光耦隔离芯片u117的4脚的分压电阻r705和与分压电阻r705连接的反相器u41，光耦隔离芯片u117的1脚串联分压电阻r709，光耦隔离芯片u117的1脚和2脚之间并联分压电阻r708和二极管d43，光耦隔离芯片u117的3脚接gnd，光耦隔离芯片u117的4脚还连接升压电阻r707，反相器u118和u41的输出接到fpga输入引脚，实现输入信号双冗余。
5、所述的一种基于fpga的双冗余配电控制器，其do输出电路一包括晶体管q12和顺序连接晶体管q12基极的滤波电容c111、分压电阻r361和r345，晶体管q12发射极和滤波电容c111、分压电阻r361另一端接到gnd，do输出电路二包括晶体管q13和顺序连接晶体管q13基极的滤波电容c112、分压电阻r362和r346，晶体管q13的发射极和电容c112、分压电阻r362另一端接到gnd，输出信号经电阻r345、r346、r361、r362分压和电容c111、c112滤波后接到晶体管q12、q13的基极，晶体管q12和晶体管q13的集电极连接在一起实现输出的或运算，集电极经电阻r377连接到光耦u45的2脚，控制光耦3脚的输出。
6、所述的一种基于fpga的双冗余配电控制器，其fpga一和fpga二采用ef2l45lg144b芯片。
7、本发明的有益效果是：
8、本发明首先对电源变换电路进行双冗余设计，继而对di信号采集电路进行双冗余设计，进而对配电控制器的逻辑控制电路进行双冗余设计，在此基础上对信号输出电路进行双冗余设计，极大提高了设备运行可靠性，可有效提高船舶安全稳定运行能力。
9、本发明采用国产fpga作为嵌入式控制芯片做双冗余控制，能够在船舶正常供电故障的情况下，紧急使用控制器控制变压器及负载投切，启用应急电网，保障重要负载供电。
1.一种基于fpga的双冗余配电控制器，其特征在于：包括电源变换电路一（21）和电源变换电路二（22）以及di信号采集电路一（31）和di信号采集电路二（32），还包括fpga一（11）和fpga二（12）以及do信号输出电路一（41）和do信号输出电路二（42），所述的电源变换电路一（21）、fpga一（11）和do信号输出电路一（41）顺序连接，所述的di信号采集电路二（32）、fpga二（12）和do信号输出电路二（42）顺序连接，所述的电源变换电路二（22）连接fpga二（12），所述的di信号采集电路一（31）连接fpga一（11），所述的电源变换电路一（21）和电源变换电路二（22）均包括电源输入接口和与电源输入接口连接的dc-dc变换器，两个电源输入接口和两个dc-dc变换器形成双冗余回路，两路输入电源经过dc-dc变换器分别产生两路独立的电源实现供电电源的双冗余，所述的do信号输出电路一（41）和do信号输出电路二（42）均包括依次连接的光耦隔离器和反相器，输入信号进入光耦隔离器后通过反相器分别进入fpga一（11）和fpga二（12）中，实现输入信号的双冗余，fpga一（11）和fpga二（12）分别独立的对输入的双冗余信号进行逻辑判断和计算，实现配电控制的双冗余，所述的do信号输出电路一（41）和do信号输出电路二（42）均包括光耦隔离器和两个三极管，fpga一（11）和fpga二（12）输出的信号经过三极管进行或运算变成一个信号后再驱动光耦隔离器控制电压输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的双冗余配电控制器，其特征在于，所述的电源变换电路一（21）包括电源隔离芯片u1和电源变换芯片u5，电源隔离芯片u1前侧依次有熔丝f1以及接在电源输入端和gnd之间的压敏电阻rv2和二极管d1，所述的电源变换电路二（22）包括电源隔离芯片u2和电源变换芯片u6，电源隔离芯片u2前侧依次有熔丝f2以及接在电源输入端和gnd之间的压敏电阻rv3和二极管d2，电源隔离芯片u1和电源变换芯片u5之间以及电源隔离芯片u2和电源变换芯片u6之间连接有共用的npn型三极管q6，两路24v电源分别经过熔丝f1、f2到电源隔离芯片u1、u2的输入端，电源隔离芯片u1、u2的输出端经电阻r15、r16分压后导通npn型三极管q6形成回路，电源隔离芯片u1、u2的输出端分别经电感l1、l2和电容c10、c11、c13滤波后分别到达电源变换芯片u5、u6的输入端，输出5v电压。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于fpga的双冗余配电控制器，其特征在于，所述的di信号采集电路一（31）包括连接在光耦隔离芯片u117的4脚的分压电阻r706和与分压电阻r706连接的反相器u118，所述的di信号采集电路二（32）包括连接在光耦隔离芯片u117的4脚的分压电阻r705和与分压电阻r705连接的反相器u41，光耦隔离芯片u117的1脚串联分压电阻r709，光耦隔离芯片u117的1脚和2脚之间并联分压电阻r708和二极管d43，光耦隔离芯片u117的3脚接gnd，光耦隔离芯片u117的4脚还连接升压电阻r707，反相器u118和u41的输出接到fpga输入引脚。
4.根据权利要求3所述的一种基于fpga的双冗余配电控制器，其特征在于，所述的do输出电路一包括晶体管q12和顺序连接晶体管q12基极的滤波电容c111、分压电阻r361和r345，晶体管q12发射极和滤波电容c111、分压电阻r361另一端接到gnd，所述的do输出电路二包括晶体管q13和顺序连接晶体管q13基极的滤波电容c112、分压电阻r362和r346，晶体管q13的发射极和电容c112、分压电阻r362另一端接到gnd，输出信号经电阻r345、r346、r361、r362分压和电容c111、c112滤波后接到晶体管q12、q13的基极，晶体管q12和晶体管q13的集电极连接在一起实现输出的或运算，集电极经电阻r377连接到光耦u45的2脚，控制光耦3脚的输出。
5.根据权利要求4任意项所述的一种基于fpga的双冗余配电控制器，其特征在于，所述的fpga一（11）和fpga二（12）采用ef2l45lg144b芯片。
