EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
一文读懂测控系统中的程控电源如何设计
1 ?) O# L4 G" T( f' y T) E4 n9 Q0 g% C/ d+ C
( b* O# O- @9 }% O( I( z2 x
程控电源是导弹综合测试系统的其中一个组合，用于提供测试导弹所需的各种直流稳压电源，此外还具有输出电压实时监测、过压、过流自动保护等功能。该组合由插在标准100母线板上的八块线路板组成，其中包括－40V/－43V电源板、＋24V连续可调电源板、＋20V/＋22V电源板、－20V电源板、＋5V/－80V电源板、电源检测与切换板、前转接板及后转接板组成。
, H/ m+ @" s* ^) W* ^! t0 e4 N# b9 h8 \ |0 ^1 B8 ~
程控电源原理框图如图1所示，工控机通过PCL812PG数据采集卡数字I/O通道切换电源的输出电压，利用D/A输出调节PWM的比较电压以控制输出电压的连续变化，通过A/D通道实时监视电源的输出。
) y5 T2 P( q$ P4 {% i" J" M/ I
5 S' R9 w( p" d- \; n8 q$ B0 U. M4 X$ d7 v- l" M
) v' S( s1 D: @( H' v
+ m" H" W( ]% t" U% S! L" w+ g: F9 O, [3 D
2电源主体设计 o* d. A* q$ V5 w0 `, h
/ W2 Z! r/ I% b/ H5 j/ ^＋20V/＋22V电源原理如图2所示。
3 i3 {( n5 C' r$ l; w0 f! y- u' h2 U6 P: T' J" |# t9 p) ~7 \. [& W- U
* k; [& h0 @; _3 L
/ X7 ^. X' _$ ]& y9 ]4 n% O, I; k2 }1 H0 [& r1 f# s
4 u! |. e3 Q0 O# f. k（1）输入电路220V/50Hz的市电经变压器后输入30V交流，再经全波整流和电解电容E2、E3滤波后送入开关电路。E2、E3取2200μF，其并联使用降低了滤波电容的ESR值。
+ n7 K2 u& a7 ]1 x$ A8 a0 e; x* r; l U
（2）开关电路电路设计中采用串联型开关稳压电源，脉冲宽度调制器为SG3524，功率开关器件为2N6277，电路设有过压过流保护电路，当电源输出过压、过流时，自动切断电路的直流输入，从而达到保护电路的目的。开关电路的工作频率为： ' b* W4 n8 n& N3 t. c- ^
/ m. V: T8 x- C7 b: }( X+ kf=1/C9·R17=1/(0.01×10－6×5.1×103)≈20kHz - d7 h- y/ z) e
& C* N: F: Z0 S5 t（3）输出电路由电感L1和电解电容E5、E8组成滤波电路，R5为模拟负载。输出滤波电容的选择十分重要，为了满足最小输出纹波和输出电流要求，电容的ESRmax=ΔVout/ΔIout，ΔVout为纹波幅度，ΔIout为电流设计要求的1/4，为此，E8选用CD28型四端电容，可以满足5A电流输出，纹波小于10mV的设计要求。
# k. j! Y6 l2 F" x+ `4 l- h% R* Y9 j/ @ o7 n& m
3电源切换电路 , b) _, R! O0 k& J0 Y! R
# T3 q# e! `# e, p- V% C程控电源在工控机的控制下，依据被测对象的不同，切换和产生被测对象所需的电源电压，并能通过工控机对程控电源组合进行自检和监测。 6 N7 _3 J+ ~3 Y+ u2 a2 m: N
- T' Y5 e! }( P: W; j8 t由于＋20V/＋22V二种电源相差较小，所以利用同一电源主体电路，通过切换不同的基准电压改变电源的输出。电路还通过工控机控制码P2改变电源的比较基准电压，达到同一个电路输出两个不同电压(＋20V和＋22V)的目的。控制码P0用以控制调宽脉冲的输出，从而控制开关稳压电源是否工作。当P2为高电平时，OC2不导通，将W4调整到1.76kΩ，输出电压Vout=
=22V；当P2为低电平时，OC2导通，W3、R23与R21、R20并联，计算可得W3＋R23=2.4×(R21＋R20)=17.52k，将W3调整到3.5kΩ左右即可得到输出电压为20V。
9 Y' y7 r1 t& R2 h% w6 D
. K4 {3 e3 [' @" P& k. j- J1 ?4程控连续可调电源电压控制 : U7 N# h$ A! O( o- J7 K
) ]! l' g Q# {8 Y
测试系统中需要由24V到0V连续可调的电源，控制电路如图3所示，电源主体同图2，为了得到计算机控制的连续可调电压输出，工控机中安装了PCL812PG卡，提供16路数字输入、16路数字输出、16路A/D、2路D/A，将D/A输出接到图3的D/A控制端，D/A输出电压范围为0～5V，当D/A输出为0V时，电源输出也为0V；当D/A输出为5V时，电源输出Vout=5×R20/(R21＋R20)×(R3＋R4)/R4=27.3V，输出电压范围满足设计要求。 $ {5 V/ a6 ?. D! ^1 n
1 _; h8 o! X8 T* F3 l) C4 o
" {9 D, n! g+ K4 ^. c4 I# i
# f6 P! _8 }1 A: F9 l
1 L5 [) O# E' V* `7 e3 y, z" b; Z+ u$ ~+ F2 Z; |
测试时，工控机首先控制D/A输出5V电压（对于12位的PCL812PG卡D/A通道寄存器赋值为4095），测试导弹参数是否合格，如不合格则控制D/A通道输出下降12mV，对应电源输出下降97mV，小于0.1V，满足测试要求。
4 P7 v! o+ j( y2 A, K N3 ^' g0 [+ ^7 n" a1 x" }) A
5结语 ) e1 e x: [2 q) V0 _* _. B( @
5 m3 n6 a" w& p3 B
程控电源是测控系统的基本组成部分之一，上述电源电路已在多个系统中应用。在实际应用中得到以下经验：
( v+ u T# B/ m1 F2 `2 r% z5 K! Z! T& z. s1 _# s" z) f+ N
（1）选用正向导通电压低、反向恢复时间快的肖特基二极管MBR20100作续流二极管，提高了电源的效率。实际测试比采用快速恢复二极管提高效率达10％以上；
2 `9 |* D7 K2 f, T
$ @3 h% \5 H$ K* S% K" m9 s/ D( I D（2）在储能电感线圈的磁芯上再绕一个附加线圈，使开关器件的饱合压降明显减小，从而使导通损耗减小，效率提高。试验表明效率可提高3％～5％； ' S* U; `' a! ~& N. o. F
) C. j7 ~1 I7 p. c4 G+ i
（3）电源检测电路采用高精密电阻，提高了工控机检测电压的准确性。
7 G0 Y& G4 }+ D0 d# @# d | 
/1 
发表于 2020-8-3 09:48
收藏
淘帖
支持！
反对！