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[导读]1导弹测试系统电源需求分析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

1导弹测试系统电源需求分析

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。

程控电源原理框图如图1所示,工控机通过PCL?812PG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。

2电源主体设计

+20V/+22V电源原理如图2所示。

(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。

(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:

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

(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。

3电源切换电路

图1程控电源原理框图

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。

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

图2+20V/+22V开关电源原理图

图3+24V计算机控制电路原理图

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。

4程控连续可调电源电压控制

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PCL?812PG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。

测试时,工控机首先控制D/A输出5V电压(对于12位的PCL?812PG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。

5结语

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:

(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)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%;

(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。

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