हाइ-प्रिसीजन पावर सप्लाई के डिज़ाइन और डीबगिंग सिग्नल टेस्टर्स के लिए MAX038 और BTL एम्प्लिफिकेशन का उपयोग करके

1 परीक्षक विद्युत सप्लाई का हार्डवेयर डिज़ाइन

यह उपकरण आवश्यक आवृत्ति और कोण के साथ छोटे-संकेत उत्पन्न करने के लिए मानक छोटे-संकेत उत्पन्न करने वाले उपकरण का उपयोग करता है। फिर, अम्प्लीफायर सर्किट और फेज-मॉड्यूलेटिंग सर्किट के माध्यम से, कार्यरत विद्युत सप्लाई उत्पन्न होता है।

1.1 शक्ति आवृत्ति साइन वेव छोटे-संकेत उत्पन्न करने वाला उपकरण

साइन वेव उत्पन्न करने वाला सर्किट मुख्य रूप से अमेरिकी कंपनी MAXIM के द्वारा निर्मित वेवफॉर्म उत्पन्न करने वाले चिप MAX038 से बना होता है। परीक्षण की आवश्यकताओं के अनुसार, इस सर्किट को 3 चिपों की आवश्यकता होती है और यह कम से कम 3-चैनल साइन संकेत उत्पन्न कर सकता है। MAX038 एक उच्च-आवृत्ति प्रिसीजन फंक्शन जनरेटर है। एक सरल परिधीय सर्किट (देखें आकृति 1) को बनाने और चिप पिन A₀ और A₁ (देखें तालिका 1) को नियंत्रित करके, साइन वेव, आयताकार वेव और त्रिभुजाकार वेव उत्पन्न किए जा सकते हैं।

आवृत्ति समायोजन: जब FADJ पिन शून्य स्तर पर होता है, तो आउटपुट आवृत्ति सूत्र Fₐ = I_IN / C_f (जहाँ I_IN= V_ref/ R_in; Fₐ आउटपुट आवृत्ति है, MHz में; C_f ऑसिलेटर की बाहरी सर्किट की धारिता है, pF में; I_IN पिन I_N का आउटपुट धारा है, μA में; V_ref पिन REF का आउटपुट वोल्टेज है; R_in पिन IN का इनपुट प्रतिरोध है) द्वारा गणना की जा सकती है।

ड्यूटी साइकल समायोजन: DADJ पिन पर वोल्टेज का परिवर्तन कैपेसिटर C_f के आपेक्षिक चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दर को बदल देता है। जब DADJ पिन शून्य स्तर पर होता है, तो ड्यूटी साइकल 50% होता है। जब DADJ पिन का वोल्टेज -2.3～2.3 V की सीमा में बदलता है, तो ड्यूटी साइकल 85%～15% की सीमा में बदलता है। ड्यूटी साइकल समायोजन को सूत्र V_dadj =₋50%- DC×0.0575 (जहाँ V_dadj DADJ पिन पर वोल्टेज है) द्वारा गणना किया जा सकता है।

1.2 छोटे-संकेतों का एक-धारा, तीन-धारा और दो-धारा लंबवत आउटपुट का प्राप्ति

MAX038 के अंदर की फेज डिटेक्टर का उपयोग फेज-लॉक्ड लूप सर्किट बनाने के लिए किया जा सकता है। जब तीन-धारा आयताकार वेव संकेत तीन MAX038s के PDI टर्मिनल पर इनपुट किए जाते हैं, तो उनके द्वारा आउटपुट किए गए तीन साइन वेव संकेत तीन-धारा AC संकेत होंगे। एक-धारा संकेत आउटपुट के लिए, दो साइन वेव संकेत जनरेटर बंद किए जा सकते हैं, और केवल तीसरा साइन वेव जनरेटर काम करता है।

PDI पर फेज समायोजन संकेत इनपुट करने की आवश्यकता नहीं होती है। दो-धारा लंबवत संकेत आउटपुट का सिद्धांत तीन-धारा आउटपुट के सिद्धांत के साथ संगत है। पहले, एक साइन वेव संकेत जनरेटर बंद किया जाता है, और फिर दो लंबवत आयताकार वेव संकेत शेष दो साइन वेव संकेत जनरेटरों के PDI टर्मिनल पर लगाए जाते हैं। उनके द्वारा आउटपुट किए गए दो साइन वेव संकेत दो-धारा लंबवत AC संकेत होंगे। यह आयताकार बाहरी सिंक्रोनाइजेशन संकेत एक प्रोग्रामेबल PLD द्वारा लागू किया जाता है। तीन-धारा शक्ति-आवृत्ति वर्ग वेव संकेत को 6 अवस्थाओं (देखें आकृति 2) में विभाजित किया जाता है।

स्पष्ट रूप से, प्रत्येक अवस्था के बीच का समय अंतर 3.3 ms (50 Hz पर 20 ms की अवधि के साथ) है। जब तक 6 आउटपुट अवस्थाएँ प्रत्येक 3.3 ms के लिए चलती हैं और धनात्मक क्रम में अनंत रूप से चक्रवाती होती हैं, तब तक शक्ति-आवृत्ति तीन-धारा वर्ग वेव संकेत आउटपुट किया जा सकता है। इसी तरह, दो-धारा लंबवत संकेत को प्रोसेस किया जाता है और इसे 4 अवस्थाओं (S₇, S₈, S₉, S₁₀) में विभाजित किया जाता है। प्रत्येक अवस्था के बीच का समय अंतर 5 ms है। जब तक 4 आउटपुट अवस्थाएँ प्रत्येक 5 ms के लिए चलती हैं और धनात्मक क्रम में अनंत रूप से चक्रवाती होती हैं, तब तक शक्ति-आवृत्ति दो-धारा लंबवत वर्ग वेव संकेत आउटपुट किया जा सकता है।

MAX038 का फेज सिंक्रोनाइजेशन नियंत्रण तरंग Q₂, Q₀, Q₁ संकेत P16R6 प्रोग्रामेबल चिप के पिन 16#, 14#, और 13# (P16R6 डेटा से संदर्भ लें) से तीन MAX038s के बाहरी सिंक्रोनाइजेशन संकेत PDI टर्मिनलों पर आउटपुट किए जाते हैं। पिन 13# के आउटपुट पर एक AND गेट लगाया जाता है, जो Q₃ संकेत द्वारा नियंत्रित होता है। प्रोग्राम को संपादित करके Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ को विशिष्ट शर्तों (तालिका 2) के अनुसार बनाने से तीन-धारा और दो-धारा लंबवत आयताकार बाहरी सिंक्रोनाइजेशन संकेतों का उत्पादन किया जा सकता है।

1.3 शक्ति अम्प्लीफिकेशन का लागू करने का सिद्धांत

एक-धारा अम्प्लीफिकेशन सर्किट को ब्रिज-टाइड लोड (BTL) संरचना के रूप में डिज़ाइन किया गया है। लोड के दोनों सिरे दो अम्प्लीफायरों के आउटपुट टर्मिनलों से जुड़े होते हैं। एक अम्प्लीफायर का आउटपुट दूसरे का मिरर आउटपुट होता है। अर्थात, लोड के दोनों सिरों पर लोड किए गए संकेतों के बीच केवल 180° का फेज अंतर होता है। लोड पर प्राप्त वोल्टेज मूल एक-सिरे आउटपुट वोल्टेज का दोगुना होता है (देखें आकृति 3), जो एक-धारा आउटपुट कम से कम 100 W होने की आवश्यकता को पूरा करता है।

2 परीक्षक विद्युत सप्लाई हार्डवेयर का ट्राबलशूटिंग
2.1 आउटपुट तरंग रूप का विकृति समायोजन

ड्यूटी साइकल सेटिंग: -2.3V से +2.3V की श्रेणी में वोल्टेज नियंत्रण संकेत MAX038 के DADJ टर्मिनल पर लगाएं, ताकि कैपेसिटर C_f के चार्जिंग और डिस्चार्जिंग समय को समायोजित किया जा सके। ऑसिलेटर द्वारा आउटपुट किए गए त्रिभुजाकार वेव को 10% - 90% की सीमा में समायोजित करें, और अंत में विकृत साइन वेव, सरल वेव, और पल्स वेव उत्पन्न करें। क्योंकि DADJ टर्मिनल में 250 μA की निरंतर धारा बहती है, इस टर्मिनल और रेफरेंस पावर सप्लाई पिन REF के बीच एक प्रतिरोध R_d को जोड़ें। तब: V_dadj = V_ref - 0.25R_d; R_d के मान को समायोजित करके त्रिभुजाकार वेव और सरल वेव के ड्यूटी साइकल को समायोजित किया जा सकता है, बिना सिंक्रोनाइज्ड आउटपुट पल्स को प्रभावित किए, और R_d 20 kΩ से अधिक नहीं होना चाहिए।

2.2 आउटपुट तरंग रूप का आवृत्ति समायोजन

MAX038 की आउटपुट आवृत्ति ऑसिलेशन कैपेसिटर C_f, IIN धारा, और FADJ वोल्टेज द्वारा नियंत्रित होती है। एक निश्चित C_f के साथ, IIN पिन को नियंत्रित करके आवृत्ति को फाइन ट्यून किया जा सकता है। डिजिटल नियंत्रण के लिए, IIN और FADJ को DACs से जोड़ा जाता है। ये छोटे वोल्टेज उत्पन्न करते हैं, जो 0-748 μA धारा (नेटवर्क से 2 μA जोड़ा) में परिवर्तित होते हैं, IIN पर 2-750 μA के लिए, जिससे आउटपुट आवृत्ति की सीमा बनती है। DAC इस सीमा को 256 चरणों में विभाजित करता है, जिससे IIN धारा द्वारा फाइन ट्यूनिंग और DAC द्वारा कोर्स ट्यूनिंग की संभावना होती है।

2.3 शक्ति अम्प्लीफिकेशन सर्किट का वोल्टेज आउटपुट समायोजन

तीन एक-धारा वोल्टेज बढ़ाने वाले ट्रांसफार्मर सर्किट एक तीन-धारा ट्रांसफार्मर के रूप में काम करते हैं, जो साथ में संकेत बढ़ाने के लिए (छोटे संकेतों पर तीन-धारा ट्रांसफार्मर के सीधे उपयोग के बड़े प्रभाव को रोकने के लिए)। 200 V से 80 V के बीच वोल्टेज समायोजन ट्रांसफार्मरों को नियंत्रित करके प्राप्त किया जा सकता है।

2.4 डीसी कार्य विद्युत सर्किट का वोल्टेज समायोजन

एक डीसी वोल्टेज ट्रांसफार्मेशन और स्थिरता सर्किट ऑन-साइट 220 V AC पावर सप्लाई से स्थिर डीसी पावर प्रदान करता है। यह 7805 और 7905 डीसी पावर मॉड्यूल का उपयोग करके +35 V और +5 V (ट्रांसफार्मर की सटीकता की आवश्यकताओं को पूरा करता है) आउटपुट करता है।

3 निष्कर्ष

• डिज़ाइन किया गया पावर सप्लाई स्पष्ट कार्यक्षमता, कीमत की प्रभावशीलता और उच्च आउटपुट सटीकता के साथ लैबरेटरी परीक्षण उपकरणों की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

• मॉड्यूलर डिज़ाइन जटिलता को कम करता है, जिसमें एक दूसरे से जुड़े हुए लेकिन स्वतंत्र सर्किट होते हैं। स्पष्ट कार्यक्षमता विभाजन (साइन वेव उत्पन्न, फेज नियंत्रण, शक्ति अम्प्लीफिकेशन, डीसी सप्लाई) निरंतर अपग्रेड करने की अनुमति देता है, जो उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

• नियंत्रण संकेत Q₀-Q₃ MCU की संगतता और डिजिटल नियंत्रण की संभावना प्रदान करते हैं। मॉड्यूलर डिज़ाइन के साथ, यह उपकरण तीन-धारा, दो-धारा लंबवत, और एक-आवृत्ति साइन संकेत, साथ ही विभिन्न फेज आवश्यकताओं के साथ आयताकार/त्रिभुजाकार वेव आउटपुट करता है, जो विभिन्न कार्यों को संतुष्ट करता है।