MAX038 və BTL Genişləndirmə Texnikasından İstifadə Eden Sinyal Testçiləri üçün Yüksək Dəqiqlikli Qida Mənbəyinin Layihələndirilməsi və Sıxışdırılması
1 Test cihazının elektrik tedariki için donanım dizaynı
Bu cihaz standart küçük sinyal üretme cihazını kullanarak gerekli frekansta ve faz açısında küçük akım sinyalleri üretir. Daha sonra bu sinyaller genleşme devresi ve faz modülasyon devresi aracılığıyla çalışma elektrik tedariki oluşturulur.
1.1 Güç frekanslı sinus dalgası küçük akım sinyal üretme cihazı
Sinus dalga üretme devresi, ABD'li MAXIM Corporation tarafından üretilen MAX038 dalga üretme çipinden oluşmaktadır. Test gereksinimlerine göre, bu devre 3 adet çipe ihtiyaç duyar ve en az 3-kanal sinus sinyali üretebilir. MAX038 yüksek frekanslı hassas fonksiyon jeneratörüdür. Basit çevre devresi oluşturulması (Bakınız Şekil 1) ve çip pinleri A₀ ve A₁ kontrol edilmesi (Bakınız Cədvəl 1) ile sinus, düzgün ve üçgen dalgalar üretilir.
Frekans ayarı: FADJ pini sıfır seviyesinde olduğunda, çıkış frekansı Fₐ = IIN / Cf formülüyle hesaplanabilir (burada IIN= Vref/ Rin; Fₐ çıkış frekansıdır, MHz cinsinden; Cf osilatörün dış devre kapasitesidir, pF cinsinden; IIN IN pini çıkış akımıdır, μA cinsinden; Vref REF pini çıkış voltajıdır; Rin IN pini giriş direncidir).
Duty cycle ayarı: DADJ pini üzerindeki voltaj değişimi, Cf kondansatörünün nispi şarj ve boşaltma oranlarını değiştirir. DADJ pini sıfır seviyesindeyken, duty cycle %50'dür. DADJ pini voltajı -2.3～2.3 V aralığında değiştiğinde, duty cycle %85～%15 aralığında değişir. Duty cycle ayarı Vdadj =₋50%- DC×0.0575 formülü ile hesaplanabilir (burada Vdadj DADJ pini üzerindeki voltajdır).
1.2 Küçük akım sinyallerinin tek faz, üç faz ve iki faz ortogonal çıkışı gerçekleştirmesi
MAX038 içindeki faz dedektörü, bir faz kilitleme döngüsü oluşturmak için kullanılabilir. Üç fazlı dikdörtgen dalga sinyalleri üç MAX038'in PDI terminallerine girildiğinde, onların çıktısındaki üç sinus dalgası sinyali, üç fazlı AC sinyalleri olacaktır. Tek fazlı sinyal çıkışı için, iki sinus dalgası jeneratörü kapatılabilir ve sadece üçüncü sinus dalgası jeneratörü çalıştırılır.
PDI'ye faz ayar sinyalleri girişi gerekmemektedir. İki fazlı ortogonal sinyal çıkışı prensibi, üç fazlı çıkışı ile aynıdır. Öncelikle, bir sinus dalgası jeneratörü kapatılır ve kalan iki sinus dalgası jeneratörünün PDI terminallerine iki ortogonal dikdörtgen dalga sinyali uygulanır. Onların çıktısındaki iki sinus dalgası sinyali, iki fazlı ortogonal AC sinyalleri olacaktır. Bu dikdörtgen dış senkronizasyon sinyali, programlanabilir PLD ile gerçekleştirilmiştir. Üç fazlı güç frekanslı kare dalga sinyali 6 duruma bölünmüştür (Bakınız Şekil 2).
Her durum arasındaki zaman farkı açıkça 3.3 ms'dir (50 Hz'de 20 ms periyodu ile). Sadece 6 çıkış durumu her biri 3.3 ms sürer ve pozitif sırayla sonsuz döngüde devam ettikçe, güç frekanslı üç fazlı kare dalga sinyali çıkarılabilir. Benzer şekilde, iki fazlı ortogonal sinyal işlenir ve 4 duruma bölünür (S₇, S₈, S₉, S₁₀). Her durum arasındaki zaman farkı 5 ms'dir. Sadece 4 çıkış durumu her biri 5 ms sürer ve pozitif sırayla sonsuz döngüde devam ettikçe, güç frekanslı iki fazlı ortogonal kare dalga sinyali çıkarılabilir.
MAX038'in faz senkronizasyon kontrol dalgası, P16R6 programlanabilir çipi (P16R6 verilerine bakın) 16#, 14# ve 13# pinlerinden Q₂, Q₀, Q₁ sinyallerini üç MAX038'in dış senkronizasyon sinyali PDI terminallerine gönderir. Pin 13# çıkışında Q₃ sinyali ile kontrol edilen VE kapısı bulunur. Program düzenlenerek Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ belirli koşullara uyunca (Cədvəl 2), üç fazlı ve iki fazlı ortogonal dikdörtgen dış senkronizasyon sinyallerinin oluşturulması sağlanır.
1.3 Güç amplifikasyonunun uygulama prensibi
Tek fazlı amplifikasyon devresi, Bridge-Tied Load (BTL) yapısı olarak tasarlanmıştır. Yükün iki ucu, iki amplifikatörün çıkış terminaline bağlıdır. Bir amplifikatörün çıkışı, diğer amplifikatörün aynalı çıkışıdır. Yani, yükün iki ucuna yüklü olan sinyaller arasında sadece 180° faz farkı vardır. Yük üzerinde elde edilen voltaj, orijinal tek uçlu çıkış voltajının iki katıdır (Bakınız Şekil 3), tek fazlı çıkışın en az 100 W olması gerekliliğini karşılar.
2 Test cihazının elektrik tedariki donanımının hata ayıklaması
2.1 Çıkış dalga biçiminin bozulma ayarı
Duty cycle ayarı: -2.3V ile +2.3V aralığında bir voltaj kontrol sinyali, MAX038'in DADJ terminaline uygulanarak, Cf kondansatörünün şarj ve boşaltma süresi ayarlanır. Osilatörün çıkışı olan üçgen dalga %10 - %90 aralığında ayarlanır ve sonunda bozuk sinus, testere dişi ve pulssal dalgalar oluşturulur. DADJ terminaline sabit 250 μA akım aktarıldığından, bu terminal ile referans güç kaynağı pini REF arasında Rd direnci bağlanır. Sonra: Vdadj = Vref - 0.25Rd; Rd değeri ayarlanarak, üçgen ve testere dişi dalgaların duty cycle'ı ayarlanabilir, eşzamanlı çıkış pulslarına etki etmeksizin, ve Rd 20 kΩ'dan büyük olmamalıdır.
2.2 Çıkış dalga biçiminin frekans ayarı
MAX038'in çıkış frekansı, Cf osilasyon kapasörü, IIN akımı ve FADJ voltajı ile kontrol edilir. Sabit Cf ile, IIN pini ile ince frekans ayarı yapılır. Dijital kontrol için, IIN ve FADJ'ye DAC'ler bağlanır. Bunlar küçük voltajlar üretir, 0-748 μA akıma dönüştürülür (ağdan 2 μA eklenir) IIN için 2-750 μA'ya ulaşılır, bu da çıkış frekans aralığı oluşturur. DAC bu aralığı 256 adıma böler, IIN akımı ile ince ayar ve DAC ile daha ince ayar sağlar.
2.3 Güç amplifikasyon devresinin voltaj çıkışı ayarı
Üç tek fazlı yükselteç devresi, küçük sinyallere doğrudan üç fazlı yükseltici kullanımı önemli bir etkiye sahip olmadığı için, üç fazlı yükseltici olarak aynı anda sinyal yükseltme işlevi görür. 200 V ile 80 V arasındaki voltaj ayarlamaları, yükselticiler aracılığıyla gerçekleştirilir.
2.4 DC çalışma devresi voltaj ayarı
DC voltaj dönüşüm ve istikrar devresi, mevcut 220 V AC gücünden istikrarlı DC güç sağlar. 7805 ve 7905 DC güç modüllerini kullanarak +35 V ve +5 V (yükseltici hassasiyet gerekliliklerini karşılayacak şekilde) çıkışı sağlar.
3 Sonuç
Tasarlanan güç kaynağı, işlevsel açıdan net, maliyet etkin ve yüksek çıkış hassasiyetine sahiptir, tamamen test cihazları gerekliliklerini karşılar.
Modüler tasarım, karmaşıklığı azaltır, birbirine bağlı ancak bağımsız devreler sunar. Net işlevsel bölünme (sinüs dalgası oluşturma, faz kontrolü, güç amplifikasyonu, DC besleme) kullanıcı ihtiyaçlarına uygun sürekli güncellemeleri sağlar.
Q0-Q3 kontrol sinyalleri, MCU uyumluluğu ve dijital kontrolü sağlar. Modüler tasarımla birlikte, cihaz üç faz, iki faz ortogonal ve tek frekanslı sinus sinyalleri, ayrıca çeşitli faz gereksinimleri olan dikdörtgen/testere dişi dalgaları çıkarır, çeşitli görevleri karşılar.
