固态功率控制器(SSPC)是一种基于MOSFET、IGBT等半导体功率器件,具有功率切换能力且过流保护的无触点开关部件,是智能配电系统中的重要组成部分,被广泛应用于航空航天、兵器船舶等智能配电及控制领域。现有固态功率控制器为订制产品,为满足型号系统的标准化、通用化、小型化的任务要求,固态功率控制器的通用化,集成化设计成为下一步发展的重点。本文以现有固态功率控制器的功能为基础,以FPGA为开发平台,以新型智能配电控制模块的工程研制为应用背景,探索了实现通用化、集成型化的设计思路和方法。基于现有的固态功率控制器发展现状,要进一步做到通用化,集成化,可以从三个方面来进行:功能电路的模块化、外形结构的标准化和时序逻辑电路的集成化。新型智能配电控制模块正是围绕这三个方面,开展了研究和设计工作。基于FPGA开发的软核,可移植性强,允许用户自配置,并且相对于MCU、DSP等芯片FPGA在并行处理上有明显优势,因此采用FPGA作为智能配电控制模块的核心器件,其余功能电路围绕着FPGA单元进行模块化设计。设计过程中,综合各个模块电路的常用设计方案,经过各方案的对比结合具体的使用要求,优化了各模块电路的设计。并依据GJB/Z1391-2009进行可靠性分析,通过故障模式、影响和危害性分析,识别薄弱环节,并采取了冗余设计和降额使用的措施,降低失效的风险。最后采用可靠性预计方法评估智能配电控制模块的可靠性。最后参照电磁兼容项目的测试要求,开展了针对性的电路优化。鉴于现有的固态功率控制器种类繁多,外形不统一,新型智能配电控制模块采用了标准CPCI板卡的外形结构,以符合外形的通用化要求。对常用的材料的成分、抗腐蚀性进行了详细的对比分析,选定满足军用环境使用要求的材料。遵循电磁兼容设计的原则,开展外壳和印制板的设计。采用ANSYS软件仿真的方法,对智能配电控制模块进行强度分析和热分析,分别验证结构设计的强度和散热性能。时序逻辑电路可集成化的部分为短路过流保护和CAN总线控制器。过流保护是基于断路器的热脱扣原理,同时结合了反时限保护算法来实现。CAN总线控制器的设计,参考成熟的独立CAN总线控制器SJA1000的工作原理和寄存器的配置,同时对照CAN通信的标准来进行设计。软件的设计基于Actel公司开发的软件工具套件Libero IDE进行模块建模、仿真及综合。按照以上思路进行了新型智能配电控制模块的工程研制,按预期的目标进行绝缘测试,功能测试、随机振动试验、温升试验,电磁兼容的部分项目测试,以上的测试和试验结果表明,设计的新型智能配电控制模块实现了预期设计指标,在一定程度上实现了现有固态功率控制器的通用化、集成化。