Dizajno kaj Debugado de Alta-preciza Elektroprovizo por Signaltestiloj Uzante MAX038 kaj BTL-Amplifikon

1 Testa Energiabonitoj Hardware Dizajno

Ĉi tiu aparato uzas norman malgrand-signalan generadon por krei malgrandajn korantajn signalojn kun la postulata frekvenco kaj fazangulo. Tiam, tra amplifikanta cirkvito kaj fazmoduliga cirkvito, estas produktita labora enerĝobonito.

1.1 Sinusa Malgranda-Koranta Signalgenerilo de Potenca Frekvenco

La sinusa generada cirkvito ĉefe konsistas el la ondformo-generanta ŝipo MAX038, produkta de la Usona korporacio MAXIM. Laŭ la testpostuloj, ĉi tiu cirkvito bezonas 3 ŝipojn kaj povas generi almenaŭ 3-kanalajn sinusajn signalojn. MAX038 estas alta-frekvenca preciza funkcio-generilo. Per konstruo de simpla ekstera cirkvito (vidu Figuron 1) kaj kontrolado de la ŝip-pinitoj A₀ kaj A₁ (vidu Tablon 1), eblas generi sinusajn, rektangulajn kaj triangulajn ondojn.

Frekvenca regado: Kiam la pino FADJ estas je nivelo nul, la eliga frekvenco povas esti kalkulita per la formulo Fₐ = I_IN / C_f (kie I_IN= V_ref/ R_in; Fₐ estas la eliga frekvenco, en MHz; C_f estas la ekstera cirkvita kapacitanto de la oscililo, en pF; I_IN estas la eliga koranto de la pino I_N, en μA; V_ref estas la eliga voltajo de la pino REF; R_in estas la eniga rezisto de la pino IN).

Regado de impulsa rilatumo: La ŝanĝo de la voltajo de la pino DADJ ŝanĝos la relativajn ŝarĝad-kaj-malŝarĝad-raportojn de la kapacitanto C_f. Kiam la pino DADJ estas je nivelo nul, la impulsa rilatumo estas 50%. Kiam la voltajo de la pino DADJ ŝanĝiĝas en la amplekso -2.3～2.3 V, la impulsa rilatumo ŝanĝiĝas en la amplekso 85%～15%. La regado de impulsa rilatumo povas esti kalkulita per la formulo V_dadj =₋50%- DC×0.0575 (kie V_dadj estas la voltajo sur la pino DADJ).

1.2 Realigo de Unufaza, Trifaza kaj Dufaza Ortogonala Eligo de Malgrandaj Korantaj Signaloj

La fazdetektilo interne de MAX038 povas esti uzata por konstrui fazblok-cirkviton. Kiam trifazaj rektangulaj ondosignaloj estas enigitaj al la PDI-terminaloj de tri MAX038, la tri sinusaj signaloj eligitaj de ili estos trifazaj AC-signaloj. Por unufaza signaleligo, du sinusaj signalgeneriloj povas esti fermigitaj, kaj nur la tria sinusa generilo funkcias.

Ne necesas enigi fazajustsignalojn al PDI. La principo de dufaza ortogonala signaleligo estas konsista kun tiu de trifaza eligo. Unue, fermigu unu sinusan signalgenerilon, tiam apliku du ortogonalajn rektangulajn ondosignalojn al la PDI-terminaloj de la restantaj du sinusaj signalgeneriloj respektive. La du sinusaj signaloj eligitaj de ili estos dufazaj ortogonalaj AC-signaloj. Ĉi tiu rektangula ekstera sinkronigsignalo estas realigita per programigebla PLD. Dividu la trifazan potencfrekvencon-rektangulan ondon en ses statoj (vidu Figuron 2).

Evide, la tempodiferenco inter ĉiu stato estas 3.3 ms (per periodo de 20 ms ĉe 50 Hz). Tiel longe kiel la ses eligitaj statoj daŭras po 3.3 ms kaj ciklas senfine en pozitiva sekvenco, eblas eligi la trifazan potencfrekvencon-rektangulan ondon. Simile, pritraktu la dufazan ortogonalan signalon kaj dividu ĝin en kvar statoj (S₇, S₈, S₉, S₁₀). La tempodiferenco inter ĉiu stato estas 5 ms. Tiel longe kiel la kvar eligitaj statoj daŭras po 5 ms kaj ciklas senfine en pozitiva sekvenco, eblas eligi la dufazan ortogonalan potencfrekvencon-rektangulan ondon.

La fazsinkroniga kontrolondaĵo de MAX038 eligas signalojn Q₂, Q₀, Q₁ el la pinoj 16#, 14# kaj 13# de la programigebla ŝipo P16R6 (referencu la datumojn de P16R6) al la eksteraj sinkronigsignalterminaloj PDI de tri MAX038. Estas agordita AND-porto je la eligo de la pino 13#, kontroliĝanta per la signalo Q₃. Per redaktado de la programo por ke Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ kontentigu specifajn kondiĉojn (Tablo 2), eblas atingi la kreigon de trifazaj kaj dufazaj ortogonalaj rektangulaj eksteraj sinkronigsignaloj.

1.3 Realiga Principo de Potenca Amplifikado

La unufaza amplifikcirkvito estas dizajnita kiel strukturo de Brid-Tied Load (BTL). La du flankoj de la lasta estas konektitaj respektive al la eligitaj terminaloj de du amplifikiloj. La eligo de unu amplifikilo estas la spegulela eligo de la alia. Tio estas, la signaloj ŝarĝitaj sur la du flankoj de la lasta havas nur fazan diferencon de 180°. La voltajo akirita sur la lasta estas dufoje la originala unudirekta eliga voltajo (vidu Figuron 3), kontentigante la postulon ke la unufaza eligo ne estu malpli ol 100 W.

2 Debugado de la Testa Energiabonitoj Hardware
2.1 Deformiga Regado de Eliga Ondformaĵo

Agordo de impulsa rilatumo: Apliku voltajn kontrolsignalojn en la amplekso -2.3V ĝis +2.3V al la DADJ-terminalo de MAX038 por regi la ŝarĝadan kaj malŝarĝadan tempon de la kapacitanto C_f. Regu la triangulan ondon eligitan de la oscililo en la amplekso 10% - 90%, kaj fine generu deformigitajn sinusajn, dentrajn kaj pulssignalojn. Ĉar konstanta koranto de 250 μA fluas en la DADJ-terminalon, konektu reziston R_d inter ĉi tiu terminalo kaj la referenca energiabonito-pino REF. Tiam: V_dadj = V_ref - 0.25R_d; Regante la valoron de R_d eblas regi la impulsan rilatumon de triangulaj kaj dentraj ondoj sen afektado de la sinkronaj eligitaj pulsoj, kaj R_d ne devus esti pli granda ol 20 kΩ.

2.2 Frekvenca Regado de Eliga Ondformaĵo

La eliga frekvenco de MAX038 estas regata per la oscilila kapacitanto C_f, la IIN-koranto, kaj la FADJ-voltajo. Kun fiksita C_f, fina frekvenca justado estas atingebla per kontrolado de la IIN-pino. Por cifereka regado, DAC-j estas konektitaj al IIN kaj FADJ. Ĉi tiuj generas malgrandajn voltajojn, konvertitajn al 0-748 μA koranto (plus 2 μA de la reto) por 2-750 μA ĉe IIN, kreante la eligan frekvencajn ampleksojn. La DAC dividas ĉi tiun amplekson en 256 paŝoj, ebligante grosan agordon per IIN-koranto kaj finan agordon per la DAC.

2.3 Voltaja Agordo de Potenca Amplifikcirkvito

La tri unufazaj altigtransformiloj funkcias kiel trifaza transformilo por samtempe potenciigi signalojn (evitante grandan efikon de rekta uzo de trifaza transformilo sur malgrandaj signaloj). Voltaj agordoj inter 200 V kaj 80 V estas atingeblaj per regulado de la transformiloj.

2.4 Voltaja Agordo de DC Labora Cirkvito

DC-voltaj transformilo kaj stabililo provizas stabilan DC-energiaboniton el la lokaj 220 V AC-energiabonito. Ĝi eligas +35 V kaj +5 V (kontentigante la precizecan postulon de la transformilo) uzante DC-energiabonitmodulojn 7805 kaj 7905.

3 Konkludo

• La dezegnita energiabonito havas klarajn funkciojn, kostefektivecon kaj altan eligan precizecon, plene kontentigante la postulojn de testiloj.

• Modula dizajno reduktas kompleksecon, kun interligitaj sed sendependaj cirkvitoj. Klara funkcia divido (sinusa generado, fazregado, potenca amplifikado, DC-provizado) permesas daŭran alprogresigon por kontentigi uzantajn postulojn.

• Kontrolsignaloj Q₀-Q₃ ebligas kompatibilecon kun MCU kaj ciferekton. Kombine kun modula dizajno, la aparato eligas trifazajn, dufazajn ortogonalajn, kaj unufrekencajn sinusajn signalojn, plus rektangulajn/triangulajn ondojn kun diversaj fazaj postuloj, kontentigante diversajn taskojn.