עיצוב וバッグ של מקור חשמל במדויק עבור מבדקי אותות באמצעות MAX038 והרחבת BTL
1 תכנון חומרה של מזין המבחן
המכשיר משתמש במכשיר ייצור אותות קטן סטנדרטי כדי לייצר אותות זרם קטנים בתדירות וזוית פאזה הנדרשות. לאחר מכן, דרך מעגל ההרחקה ומעגל מודולציית הפאזה, נוצרת מזין העבודה.
1.1 מכשיר ייצור אותות זרם קטן בסינוסoidal בתדירות מזין
מעגל ייצור הסינוסoidal מורכב בעיקר מהצ'יפ ייצור הצורה MAX038 שמיוצר על ידי חברת MAXIM האמריקאית. בהתאם לדרישות המבחן, המעגל này דורש 3 צ'יפים יכול לייצר לפחות 3 ערוצי אותות סינוסoidal. MAX038 הוא יוצר פונקציות בעלת דיוק גבוה בתדירויות גבוהות. באמצעות בניית מעגל עזר פשוט (ראו תרשים 1) ובקרה על קצוות הצ'יפ A₀ ו-A₁ (ראו טבלה 1), ניתן לייצר גלי סינוסoidal, מלבניים ומשולשים.
כוונון תדירות: כאשר קצה FADJ נמצא ברמת אפס, התדירות היצואנית ניתנת לחישוב לפי הנוסחה Fₐ = IIN / Cf(כאשר IIN= Vref/ Rin; Fₐ היא התדירות היצואנית, במגה-הרץ; Cf היא קיבולת המעגל החיצוני של האוסילטור, בפיקרופארדים; IIN הוא הזרם היצואני מקצה IN, במיקרואמפר; Vref היאря напряжение на выводе REF; Rin — входное сопротивление вывода IN).
כוונון אחוז המחזור: שינוי המתח בקצה DADJ ישנה את קצבי המטען והפריקה היחסיים של הקבל Cf. כאשר קצה DADJ נמצא ברמת אפס, אחוז המחזור הוא 50%. כאשר המתח בקצה DADJ משתנה בין -2.3～2.3 V, אחוז המחזור משתנה בין 85%～15%. כיוונון אחוז המחזור ניתן לחישוב לפי הנוסחה Vdadj =₋50%- DC×0.0575 (כאשר Vdadj הוא המתח על קצה DADJ).
1.2 realizacja jednofazowego, trójfazowego i dwufazowego wyjścia sygnałów małoprądowych ortogonalnych
Detektor fazy wewnątrz MAX038 można użyć do budowy obwodu z pętlą fazową. Gdy sygnały prostokątne trójfazowe są podawane do terminali PDI trzech MAX038, sygnały sinusoidalne wyjściowe z nich będą sygnałami AC trójfazowymi. Dla wyjścia sygnału jednofazowego, dwa generatory sygnałów sinusoidalnych mogą być wyłączone, a działa tylko trzeci generator sygnałów sinusoidalnych.
Nie ma potrzeby wprowadzania sygnałów korekcyjnych fazowych do PDI. Zasada wyjścia sygnałów dwufazowych ortogonalnych jest zgodna z wyjściem trójfazowym. Najpierw należy wyłączyć jeden generator sygnałów sinusoidalnych, a następnie zastosować dwa sygnały prostokątne ortogonalne do terminali PDI pozostałych dwóch generatorów sygnałów sinusoidalnych. Sygnały sinusoidalne wyjściowe z nich będą sygnałami AC dwufazowymi ortogonalnymi. Ten synchronizacyjny sygnał prostokątny zewnętrzny jest zrealizowany przez programowalny PLD. Trójfazowy sygnał prostokątny częstotliwości sieciowej dzielony jest na 6 stanów (patrz rysunek 2).
Oczywiście, różnica czasowa między każdym stanem wynosi 3.3 ms (z okresem 20 ms przy 50 Hz). Dostateczne, aby każdy ze stanów wyjściowych trwał 3.3 ms i cyklicznie powtarzał się w kolejności dodatniej, można uzyskać trójfazowy sygnał prostokątny częstotliwości sieciowej. Podobnie, przetwarzając sygnał dwufazowy ortogonalny, dzieli go na 4 stany (S₇, S₈, S₉, S₁₀). Różnica czasowa między każdym stanem wynosi 5 ms. Dostateczne, aby każdy ze stanów wyjściowych trwał 5 ms i cyklicznie powtarzał się w kolejności dodatniej, można uzyskać dwufazowy sygnał prostokątny ortogonalny częstotliwości sieciowej.
Fala kontrolna synchronizacji fazy MAX038 emituje sygnały Q₂, Q₀, Q₁ z pinów 16#, 14# i 13# chipa programowalnego P16R6 (patrz dane P16R6) do terminali synchronizacji zewnętrznej PDI trzech MAX038. Ustawiono bramkę logiczną AND na wyjściu pina 13#, sterowaną przez sygnał Q₃. Poprzez edycję programu, aby Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ spełniały określone warunki (Tabela 2), można osiągnąć generowanie trójfazowych i dwufazowych ortogonalnych sygnałów synchronizacji prostokątnych zewnętrznych.
1.3 zasada realizacji wzmacniania mocy
Obwód wzmacnienia jednofazowego zaprojektowany jest jako struktura Bridge-Tied Load (BTL). Dwa końce obciążenia są odpowiednio połączone z wyjściami dwóch wzmacniaczy. Wyjście jednego wzmacniacza to lustrzane wyjście drugiego. Oznacza to, że sygnały załadowane na dwóch końcach obciążenia mają tylko różnicę fazową 180°. Napięcie otrzymane na obciążeniu wynosi dwukrotność pierwotnego napięcia wyjściowego jednostronnego (patrz Rysunek 3), co spełnia wymóg, że wyjście jednofazowe nie jest mniejsze niż 100 W.
2 Debugowanie sprzętu mocy tester
2.1 Regulacja zniekształcenia kształtu wyjściowego
Ustawienie współczynnika wypełnienia: Zastosuj sygnał sterujący napięciem w zakresie od -2.3V do +2.3V do terminalu DADJ MAX038, aby dostosować czas ładowania i rozładowania kondensatora Cf. Dostosuj falę trójkątną generowaną przez oscylator w zakresie 10% - 90%, a na końcu wygeneruj zniekształcone fale sinusoidalne, piłokształtne i impulsowe. Ponieważ stała prąd 250 μA płynie do terminalu DADJ, podłącz rezystor Rd między tym terminalem a szpilką zasilania odniesienia REF. Wtedy: Vdadj = Vref - 0.25Rd; Dostosowywanie wartości Rd może dostosować współczynnik wypełnienia fal trójkątnych i piłokształtnych bez wpływu na synchroniczne impulsy wyjściowe, a Rd nie powinien być większy niż 20 kΩ.
2.2 Regulacja częstotliwości kształtu wyjściowego
Częstotliwość wyjściowa MAX038 jest kontrolowana przez kondensator oscylacyjny Cf, prąd IIN i napięcie FADJ. Przy stałym Cf, dokładna regulacja częstotliwości jest osiągana poprzez kontrolę pinu IIN. Dla sterowania cyfrowego DAC są podłączone do IIN i FADJ. Te generują małe napięcia, przekształcane w prąd 0-748 μA (plus 2 μA z sieci) dla 2-750 μA na IIN, tworząc zakres częstotliwości wyjściowej. DAC dzieli ten zakres na 256 stopni, umożliwiając dokładne ustawienie poprzez prąd IIN i dokładne regulacje przez DAC.
2.3 Regulacja napięcia wyjściowego obwodu wzmacniania mocy
Trzy obwody transformatora jednofazowego służą jako transformator trójfazowy do jednoczesnego wzmacniania sygnałów (unikając znacznego wpływu bezpośredniego użycia transformatora trójfazowego na małe sygnały). Regulacja napięcia w zakresie 200 V do 80 V jest osiągana poprzez regulację transformatorów.
2.4 Regulacja napięcia obwodu pracy zasilania DC
Obwód transformacji i stabilizacji napięcia DC zapewnia stabilne zasilanie DC z lokalnego zasilania AC 220 V. Używa modułów zasilania DC 7805 i 7905, aby wydać +35 V i +5 V (spełniające wymagania precyzji transformatora).
3 Podsumowanie
Zaprojektowane zasilanie cechuje się jasną funkcjonalnością, kosztowo skutecznością i wysoką precyzją wyjścia, w pełni spełniając wymagania urządzeń testowych.
Projekt modułowy zmniejsza złożoność, z obwodami wzajemnie połączonymi, ale niezależnymi. Jasne podział funkcji (generowanie sinusoidalne, kontrola fazy, wzmacnianie mocy, zasilanie DC) pozwala na ciągłe aktualizacje, aby spełnić potrzeby użytkownika.
Sygnały sterujące Q0-Q3 umożliwiają kompatybilność z MCU i sterowanie cyfrowe. W połączeniu z projektem modułowym, urządzenie wydaje sygnały sinusoidalne jednej częstotliwości, trójfazowe, dwufazowe ortogonalne, oraz prostokątne/trójkątne z różnymi wymaganiami fazowymi, spełniając różne zadania.
