Pagdisenyo ug Debugging sa High-Precision Power Supply alang sa Signal Testers Gamit ang MAX038 ug BTL Amplification

1 Pagdisenyo sa Hardware sa Tester Power Supply

Ang maong aparato gamit ang standard nga pagbuhat og maliit nga signal aron makagenerar og maliit nga kuryente nga may gipangutanaang frequency ug phase angle. Pagkatapos, pinaagi sa amplifying circuit ug phase-modulating circuit, ang working power supply adunay generacion.

1.1 Power Frequency Sine Wave Small-Current Signal Generating Device

Ang sine wave generating circuit naggikan sa waveform generating chip MAX038 nga giproduktahan sa MAXIM Corporation sa United States. Sumala sa pangutana sa test, kini nga circuit nagkinahanglan og 3 ka chips ug makagenerar og at least 3-channel sine signals. Ang MAX038 usa ka high-frequency precision function generator. Pinaagi sa pagbuhat og simple nga peripheral circuit (tanan ang Figure 1) ug pagkontrol sa chip pins A₀ ug A₁ (tanan ang Table 1), makagenerar og sine waves, rectangular waves, ug triangular waves.

Frequency adjustment: Kon ang pin FADJ adunay zero level, ang output frequency mahimong ikalkula pinaagi sa formula Fₐ = I_IN / C_f(diin I_IN= V_ref/ R_in; Fₐ ang output frequency, sa MHz; C_f ang external circuit capacitance sa oscillator, sa pF; I_IN ang output current sa pin I_N, sa μA; V_ref ang output voltage sa pin REF; R_in ang input resistance sa pin IN).

Duty cycle adjustment: Ang pagbag-o sa voltage sa pin DADJ magbag-o sa relative charging ug discharging rates sa capacitor C_f. Kon ang pin DADJ adunay zero level, ang duty cycle 50%. Kon ang voltage sa pin DADJ magbag-o sa rango gikan -2.3～2.3 V, ang duty cycle magbag-o sa rango gikan 85%～15%. Ang duty cycle adjustment mahimong ikalkula pinaagi sa formula V_dadj =₋50%- DC×0.0575 (diin V_dadj ang voltage sa pin DADJ).

1.2 Pagrealize sa Single-phase, Three-phase, ug Two-phase Orthogonal Output sa Small-current Signals

Ang phase detector sa interior sa MAX038 mahimong gamiton aron makabuo og phase-locked loop circuit. Kon ang three-phase rectangular wave signals ig-input sa PDI terminals sa tulo ka MAX038s, ang tulo ka sine wave signals nga i-output niini mahimong three-phase AC signals. Para sa single-phase signal output, duha ka sine wave signal generators mahimong ibuntog, ug ang tulu nga sine wave generator lang ang mogawas.

Wala gyud kini nangailangan og pag-input og phase adjustment signals sa PDI. Ang prinsipyong two-phase orthogonal signal output sama sa three-phase output. Unsa man ang unang buhaton mao ang pagbuntog sa usa ka sine wave signal generator, ug pag-aplikar og duha ka orthogonal rectangular wave signals sa PDI terminals sa natirang duha ka sine wave signal generators. Ang duha ka sine wave signals nga i-output niini mahimong two-phase orthogonal AC signals. Kini nga rectangular external synchronization signal implementado pinaagi sa programmable PLD. Bahinon ang three-phase power-frequency square wave signal ngadto sa 6 ka estado (tanan ang Figure 2).

Obvio nga ang time difference tali sa matang nga estado 3.3 ms (usa ka period 20 ms sa 50 Hz). Basta ang 6 ka output states mosulod og 3.3 ms ug molihok nga walay katapus-an sa positive sequence, ang power-frequency three-phase square wave signal mahimo ang i-output. Parehas ra, proseso ang two-phase orthogonal signal ug bahinon ngadto sa 4 ka estado (S₇, S₈, S₉, S₁₀). Ang time difference tali sa matang nga estado 5 ms. Basta ang 4 ka output states mosulod og 5 ms ug molihok nga walay katapus-an sa positive sequence, ang power-frequency two-phase orthogonal square wave signal mahimo ang i-output.

Ang phase synchronization control waveform sa MAX038 nag-output og signals Q₂, Q₀, Q₁ gikan sa pins 16#, 14#, ug 13# sa P16R6 programmable chip (tan-awon ang P16R6 data) sa external synchronization signal PDI terminals sa tulo ka MAX038s. Usa ka AND gate gisulti sa output sa pin 13#, kontrolado pinaagi sa signal Q₃. Pinaagi sa pag-edit sa programa aron mapasabot ang Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ sa specific conditions (Table 2), ang pagbuhat sa three-phase ug two-phase orthogonal rectangular external synchronization signals mahimo.

1.3 Implementation Principle of Power Amplification

Ang single-phase amplification circuit gidisenyo isip Bridge-Tied Load (BTL) structure. Ang duha ka dako sa load gitambong sa output terminals sa duha ka amplifiers. Ang output sa usa ka amplifier ang mirror output sa uban. Masobra, ang signals nga gitambok sa duha ka dako sa load may adunay phase difference nga 180°. Ang voltage naabot sa load duha ka beses sa orihinal nga single-ended output voltage (tanan ang Figure 3), sumala sa requirement nga ang single-phase output dili mas baba sa 100 W.

2 Debugging of the Tester Power Supply Hardware
2.1 Distortion Adjustment of Output Waveform

Duty cycle setting: I-aplikar ang voltage control signal gikan -2.3V hangtod +2.3V sa DADJ terminal sa MAX038 aron mailhi ang charging ug discharging time sa capacitor C_f. Ihuli ang triangular wave output sa oscillator sa rango gikan 10% - 90%, ug sa dili pa mobuo og distorted sine waves, sawtooth waves, ug pulse waves. Tungod kay adunay constant current nga 250 μA nga nagflow sa DADJ terminal, itumong resistor R_d tali sa matang nga terminal ug ang reference power supply pin REF. Sumala: V_dadj = V_ref - 0.25R_d; Pag-adjust sa value sa R_d mahimong magadjust sa duty cycle sa triangular waves ug sawtooth waves samtang wala gi-apektohan ang synchronous output pulses, ug R_d dili dapat mas taas sa 20 kΩ.

2.2 Frequency Adjustment of Output Waveform

Ang output frequency sa MAX038 kontrolado pinaagi sa oscillation capacitor C_f, IIN current, ug FADJ voltage. Kon fixed ang C_f, ang fine frequency tuning mahimo pinaagi sa pagkontrol sa IIN pin. Para sa digital control, DACs gitambok sa IIN ug FADJ. Kini mga generate og small voltages, convertiha ngadto sa 0-748 μA current (plus 2 μA gikan sa network) para 2-750 μA sa IIN, nabuo ang output frequency range. Ang DAC nahatagan kini sa 256 steps, mahimo ang coarse adjustment pinaagi sa IIN current ug fine tuning pinaagi sa DAC.

2.3 Voltage Output Adjustment of Power Amplification Circuit

Ang tulo ka single-phase step-up transformer circuits nagserbi isip usa ka three-phase transformer aron magamit sa parehas nga panahon sa boosting sa signal (nabawasan ang significant impact sa direct three-phase transformer use sa maliit nga signals). Ang voltage adjustments tali 200 V ug 80 V mahimo pinaagi sa pagregulate sa transformers.

2.4 DC Working Circuit Voltage Adjustment

Ang DC voltage transformation ug stabilization circuit naghandum og stable DC power gikan sa on-site 220 V AC supply. I-output niini ang +35 V ug +5 V (sumala sa precision requirements sa transformer) gamit ang 7805 ug 7905 DC power modules.

3 Conclusion

• Ang disenyo nga power supply adunay clear nga functionality, cost-effectiveness, ug mataas nga output precision, fully meeting testing instrument requirements.

• Ang modular design nagreduce sa complexity, interconnect ug independent circuits. Clear nga functional division (sine wave generation, phase control, power amplification, DC supply) mahimo ang continuous upgrades aron mapasabot sa user needs.

• Ang control signals Q₀-Q₃ enable MCU compatibility ug digital control. Kasama sa modular design, ang device nag-output og three-phase, two-phase orthogonal, ug single-frequency sine signals, plus rectangular/triangular waves nga may lahi-laing phase requirements, satisfying diverse tasks.