Signaalide testimisele mõeldud kõrge täpsusega võrguallikate disain ja silumine MAX038 ja BTL tugevdamise abil

1 Testija võimsuse kõrvaltööd

See seade kasutab standardset väikese signaali genereerimise seadet, et luua vajaliku sageduse ja faasinurga väikesed signaalid. Seejärel luuakse töövõimsus laiendamiskiirguse ja faasisäästliku muutmiskeerul läbi.

1.1 Väljaandmise sageduse siinuslaine väikeste signaalide genereerimise seade

Siinuskujuline signaalide genereerimise keerulis on peamiselt koosneb MAXIM Corporation USA toodetud MAX038 signaalide genereerimise tsippist. Testnõuete järgi on sellele tsüklile vaja 3 tsippi ja see saab genereerida vähemalt 3-kanalisi siinussignale. MAX038 on kõrge sagedusega täpne funktsioonide genereerija. Lihtsa ümberkonna tsüklite (vt. Joonis 1) ehitamisel ja tsippi pinna A₀ ja A₁ juhendamisel (vt. Tabel 1) saab genereerida siinuskujulisi, ristkülikukujulisi ja kolmnurkseid laineid.

Sageduse reguleerimine: Kui FADJ pinnal on nullitaseme, väljund sagedust saab arvutada valemiga Fₐ = I_IN / C_f (kus I_IN= V_ref/ R_in; Fₐ on väljund sagedus, MHz-s; C_f on oskillaatori ümberkonna kondensaator, pF-s; I_IN on I_N pinnast väljundvool, μA-s; V_ref on REF pinnast väljundpinge; R_in on IN pinnase sisendi vastus).

Duty cycle'i reguleerimine: DADJ pinnal pingemuutus muudab kondensaator C_f suhtelist laengutamise ja tühjendamise kiirust. Kui DADJ pinnal on nullitaseme, on duty cycle 50%. Kui DADJ pinnal pingevaheldub -2.3~2.3 V vahemikus, muutub duty cycle 85%~15% vahemikus. Duty cycle'i reguleerimist saab arvutada valemiga V_dadj =₋50%- DC×0.0575 (kus V_dadj on DADJ pinnal pinge).

1.2 Ühefaasi, kolme-faasi ja kahe-faasi ortogonaalse väljaandmise realiseerimine väikeste signaalide korral

MAX038 sisaldatud fasi detektorit saab kasutada fasesideeritud tsükli ehitamiseks. Kui kolme-faasiline ristkülikuline lainesignaal sisestatakse kolme MAX038 PDI terminalitele, siis nende poolt väljastatud kolm siinussignaalit on kolme-faasiline AC signaal. Ühe-faasilise signaali väljastamiseks saab kaks siinussignaalide genereerijat välja lülitada ja ainult kolmas siinussignaalide genereerija töötab.

PDI-le ei pea sisestama fasi reguleerimise signaale. Kahe-faasi ortogonaalse signaali väljastamise printsiip on sama, mis kolme-faasilise väljastamise. Esiteks lülitatakse üks siinussignaalide genereerija välja, siis rakendatakse kaks ortogonaalset ristkülikulist lainesignaalit jäänud kahe siinussignaalide genereerija PDI terminalitele. Nende poolt väljastatud kaks siinussignaalit on kahe-faasilised ortogonaalsed AC signaalid. See ristkülikuline välises sünkroniseerimissignaal on realiseeritud programmeeritava PLD abil. Kolme-faasilist võimsuse sageduse ruutsignaali jagatakse 6 olekule (vt. Joonis 2).

Ilmselgelt, igas olekus on ajavahemik 3.3 ms (periood 20 ms 50 Hz). Kui 6 väljastatavat olekut kestab igaüks 3.3 ms ja tsüklineeruvad lõpmatult positiivses järjekorras, siis saab väljastada võimsuse sageduse kolme-faasilise ruutsignaali. Samuti tuleb käsitelda kahe-faasilist ortogonaalset signaali ja jagada seda 4 olekuks (S₇, S₈, S₉, S₁₀). Iga oleku ajavahemik on 5 ms. Kui 4 väljastatavat olekut kestab igaüks 5 ms ja tsüklineeruvad lõpmatult positiivses järjekorras, siis saab väljastada võimsuse sageduse kahe-faasilist ortogonaalset ruutsignaali.

MAX038 fasi sünkrooniseerimise kontrolli lainesignaalid Q₂, Q₀, Q₁ väljastatakse P16R6 programmeeritava tsippi (vt. P16R6 andmed) 16#, 14# ja 13# pindadel kolme MAX038 välises sünkroniseerimissignaali PDI terminalitele. Pinna 13# väljundil on AND-port, mille juhib Q₃ signaal. Programmide muutmisega, et Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ vastavad kindlate tingimustele (Tabel 2), saab realiseerida kolme-faasiliste ja kahe-faasiliste ortogonaalsete ristkülikuliste välises sünkroniseerimissignaalide genereerimise.

1.3 Võimsuse laiendamise realiseerimise printsiip

Ühe-faasilise laiendamise tsüklit on disainitud Bridge-Tied Load (BTL) struktuurina. Koormuse kaks otsa on ühendatud kahe laiendaja väljundterminalidega. Ühe laiendaja väljund on teise laiendaja peegelväljund. See tähendab, et koormuse kahel otsal laetud signaalidel on vaid 180° erinevus. Koormusele saadud pingelineaar on kaks korda suurem kui algne ühe-poolne väljundpinge (vt. Joonis 3), rahuldades nõuet, et ühe-faasilise väljundi ei tohi olla vähem kui 100 W.

2 Testija võimsuse kõrvaltööde hardveri silumine
2.1 Väljundlainesignaali deformatsiooni reguleerimine

Duty cycle'i seadmine: Rakendatakse -2.3V kuni +2.3V ulatuses voltage kontrollisignaal DADJ terminaalile MAX038, et reguleerida kondensaator C_f laengutamise ja tühjendamise aega. Reguleeritakse triikulise lainesignaali, mille genereerib oskillaator, 10%-90% vahemikus, ja lõpuks genereeritakse deformeerdud siinussignaalid, segakujulised lainesignaalid ja pulssisignaalid. Kuna DADJ terminaalile virtsab 250 μA konstantne voog, ühendatakse selle terminaali ja viitetõmbe REF vahel vastus R_d. Siis: V_dadj = V_ref - 0.25R_d; R_d väärtuse reguleerimine võimaldab reguleerida triikuliste ja segakujuliste lainesignaalide duty cycle'i ilma, et see mõjutaks sünkroonsete pulssisignaalide väljastamist, ja R_d ei tohi olla suurem kui 20 kΩ.

2.2 Väljundlainesignaali sageduse reguleerimine

MAX038 väljund sagedust kontrollitakse oskillaatori kondensaatoriga C_f, IIN vooga ja FADJ voltaga. Fixeeritud C_f korral saavutatakse täpsustunne sageduse reguleerimine IIN pinnal kontrollides. Digitaalkontrolli jaoks on IIN ja FADJ-ga ühendatud DAC-id. Need genereerivad väikeseid voltagi, mis muundatakse 0-748 μA voogu (pluss 2 μA võrgust) 2-750 μA IIN-i jaoks, lootes väljund sageduse vahemiku. DAC jagab selle vahemiku 256 sammuga, lubades koarse reguleerimise IIN vooga ja täpsemat reguleerimist DAC-l.

2.3 Võimsuse laiendamise tsüklite väljundpinge reguleerimine

Kolm ühe-faasilist tõstmistransformaatorite tsüklit toimivad kolme-faasilise transformaatorina, et samal ajal tõsta signaali (vältides otse kolme-faasilise transformaatori kasutamise suurt mõju väikestele signaalidele). Pingereguleerimine 200 V-st 80 V-ni saavutatakse transformaatorite reguleerimisel.

2.4 DC töötamiskiirgu pinge reguleerimine

DC pinge muundamine ja stabiiliseerimine tsükli annab stabiilset DC võimu paigal asuvast 220 V AC võimust. See väljastab +35 V ja +5 V (rahuldades transformaatorite täpsuse nõuded) kasutades 7805 ja 7905 DC võimutsüklite mooduleid.

3 Järeldus

• Disainitud võimetus on selged omadused, kuluefektiivsus ja kõrge väljund täpsus, täielikult rahuldades testmõõturite nõudeid.

• Modulaarne disain vähendab keerukust, ühendades kuid iseseisvate tsüklite. Selge funktsioonide jagamine (siinussignaalide genereerimine, fasi kontroll, võimu laiendamine, DC võim) võimaldab pidevat uuendamist, et rahuldada kasutajate vajadusi.

• Kontrollisignaalid Q₀-Q₃ võimaldavad MCU-sobivust ja digitaalkontrolli. Modulaarse disainiga ühenduses saab seade väljastada kolme-faasilisi, kahe-faasilisi ortogonaalsete ja ühe-sagedusega siinussignaale, pluss ristkülikulisi/kolmnurkseid lainesignaale mitmete fasi nõudmistega, rahuldades mitmekesist tasku.