可编程线性电源控制电路与功率电路的设计

发布时间：2020-10-21 02:46

　　 随着社会各行各业电气化的高速发展和非线性负载的广泛应用,电能质量所带来的问题日益严重。灾难性的电能质量问题往往会对国防军工和企业生产造成难以挽回的经济损失。同时,越来越多的用电设备对供电质量提出了更为苛刻的要求。本文所设计的可编程线性电源旨在解决上述两者之间所产生的巨大冲突,同时其凭借丰富的可选功能和极高的性能指标使其能够应用到多种试验测量或应用工程等场合中。本文主要对本项目中控制电路和功率放大电路进行深度研究,结合国外相应功能产品的对比分析,针对国内产品目前的不足,在丰富可编程功能的同时进一步提高可编程线性电源输出信号质量。在数字波形信号方面,本文采用了一整套数字音频系统,充分利用主控芯片OMAP-L138出色的数字信号处理能力,配合高精度DAC芯片使任意模拟波形的生成成为可能。同时设计了较独立的反馈采样模块以实现系统的闭环控制,辅助提高输出信号质量。在控制方面将隔离RS485作为控制总线,使得各个模块上的单片机能够完成由主控芯片传来的控制命令并传回当前模块信息,实现更多的可编程功能。功率放大电路是本项目设计中的重难点,本文通过分析各类放大器的功能特点和结合本项目中的关键指标要求,提出了一种全对称甲乙类低失真功率放大电路设计。接着详细介绍了该功率放大电路中输入级、电压放大级、功率输出级和保护级电路的设计方案,从基本的电路拓扑开始,围绕项目的性能指标以及实际的应用需求,逐步进行改良化设计。同时根据功率放大电路的具体需求,介绍了其供电电源的设计方案。最后通过电路仿真软件的辅助,对功率放大电路中输出阻抗、谐波失真等主要指标进行仿真分析,进一步验证电路的可靠性。在本文结尾,对本项目设计完成的实际样机的电压输出精度,相位分辨率和谐波失真等相关指标设计了对应的测试方案,并进行实验测试测量。由最终测试结果分析,其关键指标谐波失真最高能达到0.03%,输出电压精度均控制在0.05V以内,其他各项指标均满足项目设计要求。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN722.75
【部分图文】：

动态范围 118dB总谐波失真 -105dB满量程差分输入 6VPP增益误差 3%FSR3.1.3 移相电路设计由表 1-1 可知，本项目相位相关的指标有：相位范围 0~359.9°，分辨率为 0.1°。本系统数字信号通路是在采样率 96kHz 下工作，输出波形频率范围为1Hz~1500Hz。可得该采样率下的最大工作频率为， = ÷360°分辨率≈ 26.7 在相位分辨度为 0.1°的情况下，96kHz 的信号采样率系统最高仅能支持 26Hz的输出波形，不能满足指标的要求，因此需要对数据通路进行独立的移相处理。本系统数据通路同步时钟、位时钟、信号数据的关系如图 3-2 所示。

将在 D 触发器的时钟端接收到由窗比较器生成的一个上升沿信号。D 触发器输出端一直接地，故触发后，D 触发器输出将一直保持在低电平，使 PGA23芯片静音功能打开，导致整个系统没有信号输出，从而保护了整个功率电路负载。关于限流功能的打开与关闭以及限流功能触发后的释放，可通过的 D 触器的两个配置引脚来实现。其配置引脚与单片机 STM32 的连接方式如图所示D触发器STM32通用I/O通用I/OPRECLR图 3-18 D 触发器可编程实现本设计中采用了 TI 公司生产的具有清零和预设功能的单路上升沿 D 类触发器 SN74LVC2G74，查阅其数据手册可知，其时序功能表如图 3-19 所示。

负载负反馈图 4-13 初级的保护电路拓扑输出电压升高之后，流动在电压放大级集电极电用时，保护三极管将起到生成反馈电压的作用。将会导致保护电路工作时，流动在保护三极管集 所示的三极管电流比例关系可得，保护三极管的 = 流动在输出级功率管上的电流值变得更大。由上，在同等输出电流的情况下使得输出级功率管耗压的情况下，能够容许的输出电流将会增大。路中，输出级功率管的输出曲线如图 4-14 所示
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本文编号：2849520