Ontwerp en Foutopsporing van Hoogpresisievoeding vir Seintesters met MAX038 en BTL-versterking
1. Hardwareontwerp van die toetserskragvoorsiening
Hierdie toestel maak gebruik van 'n standaard klein-signaleringsapparaat om klein-stroomsignale met die vereiste frekwensie en fasehoek te genereer. Dan, deur middel van 'n versterkerkring en fase-moduleringskring, word die werkskragvoorsiening gegenereer.
1.1 Kragfrequentie sinusgolf klein-stroomsignaleringsapparaat
Die sinusgolf genereringskring bestaan hoofsaaklik uit die golfvorm genererende chip MAX038 vervaardig deur die Amerikaanse maatskappy MAXIM. Volgens die toetsvereistes is hierdie kring drie chips nodig en kan minstens drie-kanaal sinusseine geneer. MAX038 is 'n hoëfrekwensie presisiefunksie generator. Deur 'n eenvoudige omringende kring op te bou (sien Figuur 1) en die spanningspinne A₀ en A₁ van die chip te beheer (sien Tabel 1), kan sinusgolwe, reghoekige golwe en driehoekige golwe gegenereer word.
Frekwensie-aanpassing: Wanneer die pin FADJ by nulvlak is, kan die uitsetfrekwensie bereken word deur die formule Fₐ = IIN / Cf (waar IIN= Vref/ Rin; Fₐ is die uitsetfrekwensie, in MHz; Cf is die buitekringskapasitans van die oscillator, in pF; IIN is die uitsetstroom van die pin IN, in μA; Vref is die uitsetspanning van die pin REF; Rin is die insetweerstand van die pin IN).
Dutysiklus aanpassing: Die spanningverandering van die pin DADJ sal die relatiewe laai- en ontladingkoerse van die kapasitator Cf verander. Wanneer die pin DADJ by nulvlak is, is die dutysiklus 50%. Wanneer die spanning van die pin DADJ in die bereik van -2.3～2.3 V verander, verander die dutysiklus in die bereik van 85%～15%. Die dutysiklus aanpassing kan bereken word deur die formule Vdadj =₋50%- DC×0.0575 (waar Vdadj die spanning op die pin DADJ is).
1.2 Realisering van eenfasige, driefasige en tweefasige ortogonale uitset van klein-stroomsignale
Die fasedetektor binne MAX038 kan gebruik word om 'n fase-geslote luskring te konstrueer. Wanneer driefasige reghoekige golfsignale na die PDI-terminals van drie MAX038's ingevoer word, sal die drie sinusgolfsignale wat deur hulle uitgevoer word, driefasige AC-signale wees. Vir eenfasige signaaluitset, kan twee sinusgolf seingeneratore afgesluit word, en slegs die derde sinusgolf seingenerator werk.
Daar is geen noodsaak om fase-aanpassingssignale na PDI in te voer nie. Die beginsel van tweefasige ortogonale signaaluitset is dieselfde as dié van driefasige uitset. Eerstens, sluit een sinusgolf seingenerator af, en dan pas twee ortogonale reghoekige golfsignale toe op die PDI-terminals van die oorblywende twee sinusgolf seingeneratore. Die twee sinusgolfsignale wat deur hulle uitgevoer word, sal tweefasige ortogonale AC-signale wees. Hierdie reghoekige buite sinkronisasiesignaal word geïmplementeer deur 'n programmeerbare PLD. Verdeel die driefasige kragfrequentie vierkantige golfsignaal in ses state (sien Figuur 2).
Duidelik is die tydverskil tussen elke staat 3.3 ms (met 'n periode van 20 ms by 50 Hz). As lang as die ses uitsetstate elk 3.3 ms duur en oneindig in die positiewe volgorde siklies, kan die kragfrequentie driefasige vierkantige golfsignaal uitgevoer word. Op dieselfde wyse, verwerk die tweefasige ortogonale signaal en verdeel dit in vier state (S₇, S₈, S₉, S₁₀). Die tydverskil tussen elke staat is 5 ms. As lang as die vier uitsetstate elk 5 ms duur en oneindig in die positiewe volgorde siklies, kan die kragfrequentie tweefasige ortogonale vierkantige golfsignaal uitgevoer word.
Die fase sinkronisasiebeheer golfvorm van MAX038 gee signale Q₂, Q₀, Q₁ uit vanaf pins 16#, 14# en 13# van die P16R6 programmeerbare chip (verwys na die P16R6 data) na die buitesinkronisasie PDI-terminals van drie MAX038's. 'n EN-poort is by die uitset van pin 13# ingestel, beheer deur die signaal Q₃. Deur die program te wysig om Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ spesifieke voorwaardes te laat voldoen (Tabel 2), kan die generering van driefasige en tweefasige ortogonale reghoekige buitesinkronisasiesignale bereik word
1.3 Implementeringsbeginsel van kragversterking
Die eenfasige versterkerkring is ontwerp as 'n Bridge-Tied Load (BTL) struktuur. Die twee uiteindes van die belasting is onderskeidelik verbonden aan die uitsetterminals van twee versterkers. Die uitset van een versterker is die spiegeluitset van die ander. Dit beteken, die signale wat op die twee uiteindes van die belasting gelaa word, het slegs 'n faseverskil van 180°. Die spanning wat op die belasting verkry word, is twee keer die oorspronklike enkel-eindige uitsetspanning (sien Figuur 3), wat die vereiste dat die eenfasige uitset nie minder as 100 W moet wees nie, bevredig.
2. Aftoetsing van die toetserskragvoorsiening hardware
2.1 Verdraaiing aanpassing van uitsetgolfvorm
Dutysiklus instelling: Pas 'n spanningbeheersignaal van -2.3V tot +2.3V toe op die DADJ-terminal van MAX038 om die laai- en ontladingtyd van die kapasitator Cf aan te pas. Pas die driehoeksgolf wat deur die oscillator uitgevoer word, binne die bereik van 10% - 90% aan, en genereer uiteindelik verdraaide sinusgolwe, zaagtandgolwe, en pulsse. Aangesien 'n konstante stroom van 250 μA na die DADJ-terminal vloei, verbind 'n weerstand Rd tussen hierdie terminal en die verwysingkragvoorsiening pin REF. Dan: Vdadj = Vref - 0.25Rd; Deur die waarde van Rd aan te pas, kan die dutysiklus van driehoeksgolwe en zaagtandgolwe aangepas word sonder om die sinkroniese uitsetpulsse te beïnvloed, en Rd moet nie groter wees as 20 kΩ nie.
2.2 Frekwensie aanpassing van uitsetgolfvorm
MAX038 se uitsetfrekwensie word beheer deur die osilleerkapasitator Cf, IIN stroom, en FADJ spanning. Met 'n vasgestelde Cf, word fyn frekwensie-aanpassing deur die IIN-pin beheer. Vir digitale beheer, word DAC's aan IIN en FADJ gekoppel. Hierdie genereer klein spannings, omgeskakel na 0-748 μA stroom (plus 2 μA van die netwerk) vir 2-750 μA by IIN, wat die uitsetfrekwensiebereik skep. Die DAC verdeel hierdie bereik in 256 stappe, wat grove aanpassing via IIN-stroom en fyn aanpassing deur die DAC moontlik maak.
2.3 Spanningsuitset aanpassing van die kragversterkerkring
Die drie eenfasige stap-op transformerkringe funksioneer as 'n driefasige transformer vir gelyktydige seinversterking (om die groot impak van direkte driefasige transformer gebruik op klein seine te vermy). Spanningsaanpassings tussen 200 V en 80 V word deur die regulerings van die transformers bereik.
2.4 DC werkskring spanningsaanpassing
'n DC-spannings transformasie- en stabiliseringssirkel verskaf 'n stabiele DC-kragvoorsiening van die plaaslike 220 V AC-kragvoorsiening. Dit gee +35 V en +5 V (wat die presisievereistes van die transformer bevredig) deur middel van 7805 en 7905 DC-kragmoduules.
3. Gevolgtrekking
Die ontwerpskragvoorsiening het duidelike funksionaliteit, koste-effektiwiteit, en hoë uitsetpresisie, wat die toetsinstrumentvereistes volledig bevredig.
Modulaire ontwerp verminder kompleksiteit, met gekoppelde maar onafhanklike krings. Duidelike funksionele indeling (sinusgolf generering, fasebeheer, kragversterking, DC-kragvoorsiening) maak voortdurende opgraderings moontlik om gebruikersbehoeftes te bevredig.
Beheersignalen Q0-Q3 maak MCU-verenigbaarheid en digitale beheer moontlik. Gekombineer met modulaire ontwerp, lewer die toestel driefasige, tweefasige ortogonale, en enkel-frekwensie sinusgolwe, plus reghoekige/driehoekige golwe met verskeie fasevereistes, wat 'n verskeidenheid take bevredig.
