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中科院南京天文仪器有限公司郭鑫获国家专利权

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龙图腾网获悉中科院南京天文仪器有限公司申请的专利一种基于变形镜装置驱动器的控制电路获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120178775B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510672691.8,技术领域涉及:G05B19/042;该发明授权一种基于变形镜装置驱动器的控制电路是由郭鑫;李成;李海波;田沛霖设计研发完成,并于2025-05-23向国家知识产权局提交的专利申请。

一种基于变形镜装置驱动器的控制电路在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于变形镜装置驱动器的控制电路,包括多级电源架构、驱动通道模块、监测模块和FPGA控制模块;所述多级电源架构包括外部总电源、FPGA供电模块和驱动通道供电模块,外部总电源为12V供电输出,用于为FPGA供电模块和驱动通道供电模块提供电源输入;所述驱动通道供电模块有N个,分别记为第一驱动通道供电模块~第N驱动通道供电模块,每个驱动通道供电模块都包括电压基准源、降压稳压器、升压稳压器、DA电压基准源;本发明利用多路监测模块的协同反馈,确保电路运行质量,再融合FPGA算法进动态补偿,降低驱动电压通道之间的串扰,确保大规模阵列的同步性与一致性,降低光学像的累积误差。

本发明授权一种基于变形镜装置驱动器的控制电路在权利要求书中公布了:1.一种基于变形镜装置驱动器的控制电路,其特征在于,包括多级电源架构、驱动通道模块、监测模块和FPGA控制模块; 所述多级电源架构包括外部总电源、FPGA供电模块和驱动通道供电模块,外部总电源为12V供电输出,用于为FPGA供电模块和驱动通道供电模块提供电源输入; 所述驱动通道供电模块有N个,分别记为第一驱动通道供电模块~第N驱动通道供电模块,每个驱动通道供电模块都包括电压基准源、降压稳压器、升压稳压器、DA电压基准源; 所述降压稳压器有N个,记为第一降压稳压器~第N降压稳压器;每一个降压稳压器结构相同;所述第一降压稳压器由第一BUCK转换器、第二BUCK转换器、第三BUCK转换器、第四BUCK转换器、第一LDO稳压器和第二LDO稳压器组成; 所述电压基准源有N个,记为第一电压基准源~第N电压基准源;每一个电压基准源结构相同; 所述第一电压基准源由第一参考电压、第二参考电压和第五BUCK转换器组成; 所述DA电压基准源有N个,记为第一DA电压基准源~第NDA电压基准源;每一个DA电压基准源结构相同; 所述第一降压稳压器和第一电压基准源为第一驱动通道的第一降压稳压器和第一电压基准源,第一降压稳压器和第一电压基准源不仅为第一驱动通道模块进行供电,同时也为FPGA控制模块进行供电,外部总电源电压通过第一降压稳压器进行降压处理,其中第一电压基准源为第一降压稳压器提供基准电压,为FPGA控制模块提供电源; 所述驱动通道模块有N个,分别记为第一驱动通道模块~第N驱动通道模块,每个驱动通道模块包括解码器、数模转换器、模拟开关矩阵、电压跟随器和多通道电压放大器,其中解码器和数模转换器收到FPGA数字信号,使用解码器打开模拟开关,并将数模转换器的模拟信号通过模拟开关传入到电压跟随器进行信号缓冲,电压跟随器将缓冲好的模拟信号输入到多通道电压放大器的对应通道; 所述数模转换器有N个,分别记为第一数模转换器~第N数模转换器; 所述模拟开关矩阵包括Z个模拟开关,分别记为第一模拟开关~第Z模拟开关,所述Z个模拟开关共有N组,每组有A个模拟开关,每组A个模拟开关的输入通道连接每个模数转换器的A个模拟输出通道,有N*A=Z的关系; 所述电压跟随器有Z个,分别记为第一电压跟随器~第Z电压跟随器; 所述解码器有N个,分别记为第一解码器~第N解码器,解码器将FPGA控制模块输出的数字信号通过转化为驱动模拟开关打开的使能信号; 所述数模转换器具有A个模拟信号输出通道,将FPGA控制模块输出的数字信号转化为驱动变形镜装置的初始模拟信号,模拟信号通过模拟开关传输到电压跟随器; 每一个模拟开关的结构和功能都相同,模拟开关接收解码器输出的使能信号,将对应通道的模拟开关双向打开,使数模转换器模拟信号输入到对应通道的模拟开关,模拟开关再将模拟信号输出到绑定的电压跟随器; 每一个驱动通道模块内所述电压跟随器有A个,每一个电压跟随器结构和功能都相同,用于将模拟开关输出的模拟信号进行缓冲和电气隔离,保证信号的稳定性,并将缓冲后的模拟信号输出到多通道电压放大器; 所述多通道电压放大器将电压跟随器输出的模拟电压信号进行增益,输出驱动变形镜对应单元的高电压信号; 所述驱动通道供电模块将外部总电源通过降压稳压器进行降压处理,转换为用于监测模块和驱动通道模块工作的稳定电源;外部总电源电压通过升压稳压器进行升压处理,转换为用于驱动通道模块的多通道电压放大电器工作的稳定电源;电压基准源为降压稳压器提供基准电压,DA电压基准源为驱动通道模块的数模转换器提供基准电压; 所述FPGA控制模块包括时钟同步模块、数模混合信号处理模块、总线数据接口、数据控制模块、监测控制模块; 所述时钟同步模块用于将FPGA控制模块输入的50MHZ时钟进行降频,输出用于FPGA控制模块的各个模块使用的SPI_CLK时钟;所述时钟同步模块输入的SYS_RST信号为全局复位信号,SYS_RST信号将传入到FPGA控制模块的各个模块中; 所述数模混合信号处理模块包括SPI协议1模块、SPI协议数据控制模块和读写FIFO模块;所述SPI协议1模块用于通过SPI协议传输数据,所述SPI协议数据控制模块用于整合SPI协议1模块传输的数据;所述读写FIFO模块用于处理缓冲数据控制模块要写入数模转换器的数据和从SPI协议数据控制模块传来的数模转换器的通道反馈数据; 所述数模混合信号处理模块将数据控制模块输出的数字信号和使能信号进行缓冲、整合和处理,再将处理好的数据输出到数模转换器上;输入时向数模转换器发送读取指定通道的数字信号,读取数模转换器输出的指定通道数字信号,再进行处理、整合和缓冲操作将输出数据读出到数据控制模块; 所述数据控制模块包括通道数据分配模块和使能模块;所述通道数据分配模块给使能模块发送使能信号,使能模块接收总数据接口和数模混合信号处理模块的使能信号并进行整合,发出驱动通道模块的解码器的使能信号; 所述数据控制模块在输入时将总线数据接口输出的通道数据和使能信号传入,同时将数模混合信号处理模块进行处理后的数字信号和使能信号传入,输出时将闭环信号处理后读出到总线数据接口,将驱动模拟开关矩阵运行的数字信号和使能信号输出到解码器; 所述总线数据接口包括总数据模块、SPI协议2和EEPROM存储模块; 所述总线数据接口在输入时将监测控制模块的数据和数据控制模块的数据使用SPI协议2传入总数据模块并进行处理,在输出时,输出通道数据和使能信号到数据控制模块;所述EEPROM存储模块用于存储从数据控制模块传入的数模转换器的通道反馈数据,也能够存储过去和现在要写入数模转换器的数据; 所述监测模块有N组,记为第一监测模块~第N监测模块,每个监测模块包括分布式数字温度传感器与电流监视器; 所述监测控制模块用于将分布式数字温度传感器和电流监视器读取的数字信号整合传入到总线数据接口中进行处理; 所述监测控制模块包括温度处理模块、电流处理模块和检测数据融合模块;所述温度处理模块处理传感器温度数据后传入到检测数据融合模块,电流处理模块处理传感器电流数据后传入到检测数据融合模块;所述监测控制模块与FPGA控制模块进行数据融合处理,实现多通道数据的分配与闭环反馈控制; 所述分布式数字温度传感器由第一降压稳压器供电,检测多通道电压放大器的温度系数,并将数字信号通过寄存器传入到FPGA控制模块中; 所述电流监视器由驱动通道供电模块的降压稳压器供电,对驱动通道供电模块的升压稳压器输出的高压线路进行电流监视,并将电流监视器生成的数字信号通过SPI协议传入到FPGA控制模块中;所述变形镜装置是由压电陶瓷单元构成的面阵系统,所述变形镜装置通过动态调节施加于各陶瓷单元的电压,从而控制压电陶瓷的形变量,从而实现对光束波前的高精度校正;驱动通道的多通道电压放大器输出的电压控制信号以矢量形式分配到每个陶瓷单元。

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