陀螺仪数字可调式测试电源方案设计

2014-12-18 10:10:51来源: eccn
陀螺电机是惯性器件陀螺仪的主要构成部分,而陀螺仪是惯性导航系统的核心元件,广泛运用于舰船导航和各种武器系统中。陀螺电机的性能好坏,将直接影响陀螺仪的性能以及整个惯导系统的导航精度,因此,对于陀螺电机供电电源的设计显得十分重要,其电压、频率稳定度等都直接影响电机的工作精度。

为了模拟实际装备中陀螺电机升压启动、降压工作的启动方式,以及在不同电源频率和电压下对陀螺电机的工作性能进行测试分析,本文在普通三相方波电源的基础上,设计了一种陀螺电机专用数字可调式测试电源,并通过测试实验进行了实用性及可靠性验证。

1 主要技术指标

1)输入电源:交流220 V±20%,50 Hz;

2)输出电源:三相方波,0~120 V可调(电压);1 KHz/500 Hz(频率);频率稳定度小于0.1 Hz相位差为120°±0.5°。

2 方案设计

图l为三相方波电源电路原理图。其中,220 V/50Hz交流电为该电源提供能量,通过AC/DC变换,输出最高达200V的直流电平;16位并行信号是来自于计算机产生的控制信号,为AC/DC变换提供参考电压,控制输出直流电压大小。电路的频率是通过温补晶振产生3.84 MHz的信号,将此频率信号先后分别进行分频、分相、驱动,以控制开关功率器件的导通和关断。该电源最终输出的信号是三相1 kHz/500 Hz、电压幅值在0~150 V内线性可调的方波信号。



3 电路设计

1)AC/DC变换 AC/DC变换器采用FDPS开关电源。该开关电源基本工作原理及基本电路框图如图2所示。



对于图2(a)中的单极性矩形脉冲,其直流电压平均值取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流电压平均值也越高。其中



。当Um和T均不变时,输出直流电压平均值与矩形脉冲宽度成正比。因此,通过调节PWM脉冲宽度调节输出直流电压的大小。

图2(b)所示开关电源基本电路框图就是基于此原理,通过0~5 V直流电压信号调整PWM波脉冲宽度的大小,进而调节开关电源输出直流电压的大小。

在该三相方波电源中,所采用的开关电源有2个输入,1个输出。一个输入为220 V/50 Hz交流电;另一个输入为0~5 V的直流电压信号,其作用是调节PWM脉冲宽度,从而进一步调节开关电源的输出直流电压。

2)晶振选择 该电源采用3.84 MHz的高精度温度补偿石英晶体振荡器,其技术指标如表1所示,各技术指标满足该电源对频率信号的要求。



3)分频、分相电路 分频电路采用双4位可编程计数器MCl4569及12状态二进制计数器MCl4040的组合电路实现;分相电路采用环形脉冲分配器CH250B,如图3所示。



通过设定双4位可编程计数器MCl4569的P7~PO引脚,将晶振输出的3.84MHz频率信号分频20倍,输出192 kHz脉冲频率信号,该信号占空比为5%。将192 kHz脉冲频率信号通过12状态二进制计数器MCl4040,在Q5引脚输出占空比为50%的6 kHz频率信号,在Q6引脚输出占空比为50%的3 kHz在频率信号。通过2选1开关,在6 kHz和3 kHz选择一种频率信号,并将所选择的信号连接至环形脉冲分配器CH250B。设置CH250B为单6拍工作方式,在其A、B、C3个引脚上输出3路1 kHz或500Hz频率信号,该信号占空比为50%,两两之间的相位差为120°。
[1] [2]

关键字:陀螺仪  可调式测试电源

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1218/article_10402.html
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