Дизајн и дебагирање на високопрецизен електропризор за тестери на сигнали со користење на MAX038 и BTL амплификација
1 Концепција на хардверот за напојување на тестерот
Овој уред користи стандарден уред за генерирање на мал сигнал за да генерира мал-ток со потребната фреквенција и агол на фаза. Потоа, низ појачувачката шема и шемата за модулација на фаза, се генерира работниот напон.
1.1 Уред за генерирање на мал-ток со синусна волна на мрежна фреквенција
Шемата за генерирање на синусна волна е главно состојана од чипот за генерирање на форми MAX038 производ на компанијата MAXIM од САД. Според барањата на тестот, оваа шема треба три чипа и може да генерира најмалку три-канални синусни сигнали. MAX038 е високо-фреквентен прецизен функционален генератор. Со изградба на едноставна периферна шема (види Слика 1) и контрола на пиновите A₀ и A₁ (види Табела 1), може да се генерираат синусни, правоуголни и триаголни волни.
Регулирање на фреквенцијата: Кога пинот FADJ е на ниво нула, излезната фреквенција може да се пресмета со формулата Fₐ = IIN / Cf (каде IIN= Vref/ Rin; Fₐ е излезната фреквенција, во МГц; Cf е капацитетот на воншната шема на осцилаторот, во пФ; IIN е излезниот ток на пинот IN, во μA; Vref е излезниот напон на пинот REF; Rin е входниот отпор на пинот IN).
Регулирање на доделениот временски интервал: Промената на напонот на пинот DADJ ќе промени релативните стапки на наполнување и празнување на капацитетот Cf. Кога пинот DADJ е на ниво нула, доделениот временски интервал е 50%. Кога напонот на пинот DADJ се менува во опсегот -2.3～2.3 В, доделениот временски интервал се менува во опсегот 85%～15%. Регулирањето на доделениот временски интервал може да се пресмета со формулата Vdadj =₋50%- DC×0.0575 (каде Vdadj е напонот на пинот DADJ).
1.2 Реализација на еднофазен, трифазен и двофазен ортогонален излез на мал-ток
Внатрешниот детектор на фаза во MAX038 може да се користи за изградба на шема за фазна заклучена петлица. Кога трифазни правоуголни волни се внесуваат на PDI терминалите на три MAX038, три синусни волни кои се излегуваат од нив ќе бидат трифазни AC сигнали. За еднофазен сигнал на излез, две генератори на синусни волни може да се изключат, и само третиот генератор на синусна волна работи.
Нема потреба да се внесуваат сигналите за регулирање на фаза на PDI. Принципот на двофазен ортогонален сигнал на излез е согласен со она на трифазен излез. Напочеток, изключете еден генератор на синусни волни, а потоа применете два ортогонални правоуголни сигнали на PDI терминалите на останатите два генератори на синусни волни. Две синусни волни кои се излегуваат од нив ќе бидат двофазни ортогонални AC сигнали. Овој правоуголен синхронизационен сигнал е реализиран со програмски PLD. Поделете трифазниот мрежен квадратен сигнал на 6 стани (види Слика 2).
Очигледно, временската разлика помеѓу секое стање е 3.3 мс (со период од 20 мс при 50 Хц). Ако секое од 6 излезни стања трае 3.3 мс и се циклуваат бесконечно во позитивна последователност, трифазниот мрежен квадратен сигнал може да се излегува. На сличен начин, обработете двофазниот ортогонален сигнал и го поделете на 4 стани (S₇, S₈, S₉, S₁₀). Временската разлика помеѓу секое стање е 5 мс. Ако секое од 4 излезни стања трае 5 мс и се циклуваат бесконечно во позитивна последователност, двофазниот ортогонален мрежен квадратен сигнал може да се излегува.
Синхронизациониот контролни сигнал на фаза од MAX038 излегува сигналите Q₂, Q₀, Q₁ од пиновите 16#, 14# и 13# на програмскиот чип P16R6 (погледнете податоци за P16R6) до воншните синхронизациони сигнални PDI терминали на три MAX038. На излезот од пин 13# е поставена AND порта, контролирана со сигналот Q₃. Со уредување на програмата за да се задоволат специфични услови (Табела 2), може да се постигне генерирање на трифазен и двофазен ортогонален правоуголен воншен синхронизационен сигнал.
1.3 Принцип на реализација на појачување на моќта
Еднофазната појачувачка шема е дизајнирана како структура Bridge-Tied Load (BTL). Двете крајни точки на оптерот се поврзани со излезните терминали на два појачувача. Излезот од еден појачувач е зеркален излез на другиот. Тоа значи дека сигналите наоптерување на двете крајни точки на оптерот имаат само фазна разлика од 180°. Напонот добиен на оптерот е двоен од излезниот напон на еднокрајниот излез (види Слика 3), што задоволува барањето дека еднофазниот излез не е помал од 100 В.
2 Отстранување на грешки на хардверот за напојување на тестерот
2.1 Регулирање на деформацијата на излезниот сигнал
Подесување на доделениот временски интервал: Применете напонски контролен сигнал од -2.3В до +2.3В на DADJ терминалот на MAX038 за да се регулира времето на наполнување и празнување на капацитетот Cf. Регулирајте триаголниот сигнал излегуван од осцилаторот во опсегот од 10% до 90%, и на крај генерирајте деформирани синусни волни, пилообразни волни и импулсни волни. Бидејќи константен ток од 250 μA текува во DADJ терминалот, поврзете отпор Rd меѓу овој терминал и референтниот напонски пин REF. Тогаш: Vdadj = Vref - 0.25Rd; Регулирајте ја вредноста на Rd за да се регулира доделениот временски интервал на триаголни и пилообразни волни без да влијае на синхронизираните излезни импулси, и Rd не треба да биде поголем од 20 кΩ.
2.2 Регулирање на фреквенцијата на излезниот сигнал
Излезната фреквенција на MAX038 е контролирана од осцилаторскиот капацитет Cf, IIN ток и FADJ напон. Со фиксен Cf, фината регулација на фреквенцијата се постигува со контрола на пинот IIN. За цифрово контролирање, DAC-ови се поврзани со IIN и FADJ. Овие генерираат мали напони, конвертираат во ток од 0-748 μA (плюс 2 μA од мрежата) за 2-750 μA на IIN, создавајќи опсег на излезна фреквенција. DAC-от го делителува овој опсег на 256 чекори, што овозможува груба регулација преку IIN ток и фината регулација преку DAC.
2.3 Регулирање на напонскиот излез на појачувачката шема
Три еднофазни шеми за појачување на трансформаторите функционираат како трифазен трансформатор за истовремено појачување на сигнали (избегнувајќи значајен влијание на директното користење на трифазен трансформатор на малите сигнали). Регулација на напоните од 200 В до 80 В се постигнува со регулација на трансформаторите.
2.4 Регулирање на DC напонот на работната шема
DC шема за трансформација и стабилизација на напонот доставува стабилен DC напон од на-местото 220 В AC напон. Излегува +35 В и +5 В (задоволувајќи ги барањата за прецизност на трансформаторот) со користење на DC модули за напон 7805 и 7905.
3 Заклучок
Изградената напонска јачина има јасна функционалност, економичност и висока прецизност на излез, целосно задоволувајќи ги барањата на инструментите за тестiranje.
Модуларниот дизајн го намалува комплексноста, со поврзани но независни шеми. Јасната функционална поделба (генерирање на синусни волни, контрола на фаза, појачување на моќта, DC напон) овозможува непрекинато надградување за да се задоволат потребите на корисниците.
Контролните сигнални Q0-Q3 овозможуваат компатибилност со MCU и цифрово контролирање. Комбиниран со модуларниот дизајн, уредот излегува трифазни, двофазни ортогонални и еднофазни синусни сигнали, плус правоуголни/триаголни волни со различни фазни барања, задоволувајќи различни задачи.
