導(dǎo)彈綜合測試系統(tǒng)程控電源的設(shè)計

1導(dǎo)彈測試系統(tǒng)電源需求分析

程控電源是導(dǎo)彈綜合測試系統(tǒng)的其中一個組合，用于提供測試導(dǎo)彈所需的各種直流穩(wěn)壓電源，此外還具有輸出電壓實時監(jiān)測、過壓、過流自動保護(hù)等功能。該組合由插在標(biāo)準(zhǔn)100母線板上的八塊線路板組成，其中包括-40V/-43V電源板、+24V連續(xù)可調(diào)電源板、+20V/+22V電源板、-20V電源板、+5V/-80V電源板、電源檢測與切換板、前轉(zhuǎn)接板及后轉(zhuǎn)接板組成。

程控電源原理框圖如圖1所示，工控機通過PCL812PG數(shù)據(jù)采集卡數(shù)字I/O通道切換電源的輸出電壓，利用D/A輸出調(diào)節(jié)PWM的比較電壓以控制輸出電壓的連續(xù)變化，通過A/D通道實時監(jiān)視電源的輸出。

2電源主體設(shè)計

+20V/+22V電源原理如圖2所示。

(1)輸入電路220V/50Hz的市電經(jīng)變壓器后輸入30V交流，再經(jīng)全波整流和電解電容E2、E3濾波后送入開關(guān)電路。E2、E3取2200μF，其并聯(lián)使用降低了濾波電容的ESR值。

(2)開關(guān)電路電路設(shè)計中采用串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源，脈沖寬度調(diào)制器為SG3524，功率開關(guān)器件為2N6277，電路設(shè)有過壓過流保護(hù)電路，當(dāng)電源輸出過壓、過流時，自動切斷電路的直流輸入，從而達(dá)到保護(hù)電路的目的。開關(guān)電路的工作頻率為：

f=1/C9·R17=1/(0.01×10-6×5.1×103)≈20kHz

(3)輸出電路由電感L1和電解電容E5、E8組成濾波電路，R5為模擬負(fù)載。輸出濾波電容的選擇十分重要，為了滿足最小輸出紋波和輸出電流要求，電容的ESRmax=ΔVout/ΔIout，ΔVout為紋波幅度，ΔIout為電流設(shè)計要求的1/4，為此，E8選用CD28型四端電容，可以滿足5A電流輸出，紋波小于10mV的設(shè)計要求。

3電源切換電路

圖1程控電源原理框圖

程控電源在工控機的控制下，依據(jù)被測對象的不同，切換和產(chǎn)生被測對象所需的電源電壓，并能通過工控機對程控電源組合進(jìn)行自檢和監(jiān)測。

由于+20V/+22V二種電源相差較小，所以利用同一電源主體電路，通過切換不同的基準(zhǔn)電壓改變電源的輸出。電路還通過工控機控制碼P2改變電源的比較基準(zhǔn)電壓，達(dá)到同一個電路輸出兩個不同電壓(+20V和+22V)的目的?？刂拼aP0用以控制調(diào)寬脈沖的輸出，從而控制開關(guān)穩(wěn)壓電源是否工作。當(dāng)P2為高電平時，OC2不導(dǎo)通，將W4調(diào)整到1.76kΩ，輸出電

圖2+20V/+22V開關(guān)電源原理圖

圖3+24V計算機控制電路原理圖

壓Vout==22V;當(dāng)P2為低電平時，OC2導(dǎo)通，W3、R23與R21、R20并聯(lián)，計算可得W3+R23=2.4×(R21+R20)=17.52k，將W3調(diào)整到3.5kΩ左右即可得到輸出電壓為20V。

4程控連續(xù)可調(diào)電源電壓控制

測試系統(tǒng)中需要由24V到0V連續(xù)可調(diào)的電源，控制電路如圖3所示，電源主體同圖2，為了得到計算機控制的連續(xù)可調(diào)電壓輸出，工控機中安裝了PCL812PG卡，提供16路數(shù)字輸入、16路數(shù)字輸出、16路A/D、2路D/A，將D/A輸出接到圖3的D/A控制端，D/A輸出電壓范圍為0～5V，當(dāng)D/A輸出為0V時，電源輸出也為0V;當(dāng)D/A輸出為5V時，電源輸出Vout=5×R20/(R21+R20)×(R3+R4)/R4=27.3V，輸出電壓范圍滿足設(shè)計要求。

測試時，工控機首先控制D/A輸出5V電壓(對于12位的PCL812PG卡D/A通道寄存器賦值為4095)，測試導(dǎo)彈參數(shù)是否合格，如不合格則控制D/A通道輸出下降12mV，對應(yīng)電源輸出下降97mV，小于0.1V，滿足測試要求。

5結(jié)語

程控電源是測控系統(tǒng)的基本組成部分之一，上述電源電路已在多個系統(tǒng)中應(yīng)用。在實際應(yīng)用中得到以下經(jīng)驗：

(1)選用正向?qū)妷旱汀⒎聪蚧謴?fù)時間快的肖特基二極管MBR20100作續(xù)流二極管，提高了電源的效率。實際測試比采用快速恢復(fù)二極管提高效率達(dá)10%以上;

(2)在儲能電感線圈的磁芯上再繞一個附加線圈，使開關(guān)器件的飽合壓降明顯減小，從而使導(dǎo)通損耗減小，效率提高。試驗表明效率可提高3%～5%;

(3)電源檢測電路采用高精密電阻，提高了工控機檢測電壓的準(zhǔn)確性。