【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及車載低壓電子設(shè)備電氣性能測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種新型雙極性線性電源及其控制方法。
技術(shù)介紹
1、車載低壓（12v、24v供電）電氣設(shè)備由蓄電池供電，受引擎啟動(dòng)、電路震顫、溫度變化等因素影響，蓄電池供電電壓會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。為確保車載電氣設(shè)備正常工作，必須對(duì)其進(jìn)行電源變動(dòng)實(shí)驗(yàn)，而雙極性電源常用于模擬電源變動(dòng)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso16750-2電氣負(fù)荷部分以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t?28046.2電氣負(fù)荷部分規(guī)定了車載電氣設(shè)備需要進(jìn)行的電源變動(dòng)測(cè)試，包括直流供電測(cè)試、疊加交流電壓測(cè)試、脈沖電壓測(cè)試、反向電壓測(cè)試等，這要求雙極性電源具備低輸出紋波、任意波形輸出能力以及至少200khz的交流輸出能力。采用開(kāi)關(guān)技術(shù)的雙極性電源輸出紋波較大，可能會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，現(xiàn)有線性電源以單極性輸出居多，且電流輸出能力不強(qiáng)，無(wú)法滿足整車電氣設(shè)備的電源變動(dòng)測(cè)試需求，往往需要分組測(cè)試，測(cè)試流程較為繁瑣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)目的是提供一種新型雙極性線性電源及其控制方法，能夠?yàn)檐囕d電氣設(shè)備電源變動(dòng)實(shí)驗(yàn)提供低噪聲的輸出，還能模擬各種情況下的電源變動(dòng)波形。
2、本專利技術(shù)為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種新型雙極性線性電源，包括給定產(chǎn)生電路、pi控制器電路、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、線性功率放大電路、母線電壓產(chǎn)生電路和輸出電壓電流采樣電路，給定產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生給定信號(hào)，給定產(chǎn)生電路輸出端與pi控制器電路輸入端連接，pi控制器電路用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，pi控制器電路輸出端與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路輸入端連接
4、進(jìn)一步的，母線電壓產(chǎn)生電路包括功率因數(shù)校正電路、兩個(gè)llc電路，市電進(jìn)入功率因數(shù)校正電路得到直流電平，直流電平后接兩個(gè)輸出串聯(lián)的llc電路，輸出正負(fù)母線電壓+vs和-vs，為線性功率放大電路部分供電。
5、進(jìn)一步的，給定產(chǎn)生電路包括dsp、fpga、ram和多個(gè)dac；dsp外接ram，?dsp與fpga內(nèi)部的雙口ram連接；
6、dac包括精調(diào)給定dac、直流給定dac、交流給定波形dac、雙通道幅值調(diào)節(jié)dac，fpga分別與精調(diào)給定dac、直流給定dac、交流給定波形dac連接，雙通道幅值調(diào)節(jié)dac輸入端與交流給定波形dac、外部給定連接，精調(diào)給定dac輸出端連接電阻r1、直流給定dac輸出端連接電阻r2、雙通道幅值調(diào)節(jié)dac輸出端連接電阻r3和電阻r4、遠(yuǎn)程給定連接電阻r5后接入求和運(yùn)算放大器的反相輸入端，求和運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端之間串聯(lián)電阻r6，同相輸入端接地，運(yùn)算放大器輸出端輸出總給定信號(hào)與pi控制器輸入端連接。
7、進(jìn)一步的，輸出電壓電流采樣電路包括依次連接的第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路、交直流切換電路、第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路，第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路輸出端連接雙通道adc，雙通道adc通過(guò)spi接口連接fpga，第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路的輸出端還連接pi控制器電路；
8、第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路包括電壓第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路和電流第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路，交直流切換電路包括電壓交直流切換電路和電流交直流切換電路，第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路包括電壓第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路和電流第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路，所述電壓第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路、電壓交直流切換電路、電壓第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路依次連接，所述電流第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路、電流交直流切換電路、電流第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路依次連接，電壓第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路和電流第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路輸出端均連接雙通道adc，電壓第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路和電流第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路輸出端均連接pi控制器電路；
9、輸出電壓電流采樣電路還包括第一分壓電阻、第二分壓電阻、電流采樣電阻，輸出電壓out與第一分壓電阻上端連接，第一分壓電阻下端分別與第二分壓電阻上端、電壓第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路輸入端連接，第二分壓電壓電阻下端分別與輸出負(fù)端子com、電流采樣電阻上端連接，電流采樣電阻下端連接母線中點(diǎn)0v，輸出負(fù)端子com和母線中點(diǎn)分別連接電流第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路。
10、進(jìn)一步的，pi控制器電路包括cv外環(huán)控制器和cc外環(huán)控制器，cv外環(huán)控制器包括運(yùn)算放大器u6及其周邊電路構(gòu)成的積分器，cc外環(huán)控制器包括運(yùn)算放大器u7及其周邊電路構(gòu)成的積分器、運(yùn)算放大器u8及其周邊電路構(gòu)成的比例控制器，運(yùn)算放大器u7的輸出端與u8輸入端連接。
11、進(jìn)一步的，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的放大電路、推挽共射極放大電路、推挽射極跟隨器、正負(fù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，放大電路反相輸入端與驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接，推挽共射極放大電路采用鏡像電流源作為集電極電阻，推挽射極跟隨器輸出端與放大電路同相輸入端之間串聯(lián)電阻r16，正負(fù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路將驅(qū)動(dòng)一分為二輸出驅(qū)動(dòng)+、驅(qū)動(dòng)-兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別作為上管mos和下管mos的驅(qū)動(dòng)。
12、進(jìn)一步的，線性功率放大電路包括多組并聯(lián)且結(jié)構(gòu)相同的mos對(duì)管電路，每個(gè)mos對(duì)管電路包括對(duì)稱連接的上mos管電路、下mos管電路；
13、上mos管電路包括：上電流內(nèi)環(huán)積分電路、上過(guò)流檢測(cè)電路、上mos管、上母線電容c3，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的輸出驅(qū)動(dòng)+經(jīng)過(guò)r17后分別與上電流內(nèi)環(huán)積分電路、r19左端連接，r19右端連接上mos源極，上電流內(nèi)環(huán)積分電路還分別與上過(guò)流檢測(cè)電路、上mos管的柵極連接，上mos管的漏極與上母線電容c3上端連接，源極與上采樣電阻r22上端連接，?r22下端與上過(guò)流檢測(cè)電路連接；
14、下mos管電路包括：下電流內(nèi)環(huán)積分電路、下過(guò)流檢測(cè)電路、下mos管、下母線電容c4，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的輸出驅(qū)動(dòng)-經(jīng)過(guò)r18后分別與下電流內(nèi)環(huán)積分電路、r26左端連接，r26右端連接下mos源極，下電流內(nèi)環(huán)積分電路還分別與下過(guò)流檢測(cè)電路、下mos管的柵極連接，下mos管的漏極與下母線電容c4下端連接，源極與下采樣電阻r24下端連接，?r24上端與下過(guò)流檢測(cè)電路連接；
15、上母線電容c3下端與下母線電容c4上端連接于母線中點(diǎn)，電阻r22下端與電阻r24上端連接于mos對(duì)管電路中點(diǎn)，每組母線中點(diǎn)0v連接在一起后經(jīng)過(guò)電流采樣電阻后作為輸出負(fù)端子com，每組mos對(duì)管電路的中點(diǎn)連接在一起作為輸出正端子out。
16、一種新型雙極性線性電源電路控制方法，基于上述新型雙極性線性電源電路，其特征在于，給定產(chǎn)生電路產(chǎn)生總給定信號(hào)輸入pi控制器電路，pi控制器電路根據(jù)輸出電壓電流采樣電路輸出的電壓采樣信號(hào)、電流采樣信號(hào)和給定產(chǎn)生電路輸出的總給定，經(jīng)由cc外環(huán)控制器和cv外環(huán)控制器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路對(duì)pi控制器輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行電壓放大、功率放大以及正負(fù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換，將驅(qū)動(dòng)一分為二，驅(qū)動(dòng)+和驅(qū)動(dòng)-分別作為線性功率放大電路中上管mos和下管mos的驅(qū)動(dòng)，母線電壓產(chǎn)生電路輸出正負(fù)母線電壓+vs和-vs，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種新型雙極性線性電源，其特征在于，包括給定產(chǎn)生電路、PI控制器電路、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、線性功率放大電路、母線電壓產(chǎn)生電路和輸出電壓電流采樣電路，給定產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生給定信號(hào)，給定產(chǎn)生電路輸出端與PI控制器電路輸入端連接，PI控制器電路用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，PI控制器電路輸出端與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路輸入端連接，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與線性功率放大電路輸入端連接，母線電壓產(chǎn)生電路輸入端連接市電、輸出端與線性功率放大電路連接，輸出電壓電流采樣電路輸入端與線性功率放大電路輸出端OUT連接，輸出電壓電流采樣電路輸出端與PI控制器電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述母線電壓產(chǎn)生電路包括功率因數(shù)校正電路、兩個(gè)LLC電路，市電進(jìn)入功率因數(shù)校正電路得到直流電平，直流電平后接兩個(gè)輸出串聯(lián)的LLC電路，輸出正負(fù)母線電壓+Vs和-Vs，為線性功率放大電路部分供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述給定產(chǎn)生電路包括DSP、FPGA、RAM和多個(gè)DAC；DSP外接RAM，?DSP與FPGA內(nèi)部的雙口RAM連接；
4.根據(jù)權(quán)利
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述PI控制器電路包括CV外環(huán)控制器和CC外環(huán)控制器，CV外環(huán)控制器包括運(yùn)算放大器U6及其周邊電路構(gòu)成的積分器，CC外環(huán)控制器包括運(yùn)算放大器U7及其周邊電路構(gòu)成的積分器、運(yùn)算放大器U8及其周邊電路構(gòu)成的比例控制器，運(yùn)算放大器U7的輸出端與U8輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的放大電路、推挽共射極放大電路、推挽射極跟隨器、正負(fù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，放大電路反相輸入端與驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接，推挽共射極放大電路采用鏡像電流源作為集電極電阻，推挽射極跟隨器輸出端與放大電路同相輸入端之間串聯(lián)電阻R16，正負(fù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路將驅(qū)動(dòng)一分為二輸出驅(qū)動(dòng)+、驅(qū)動(dòng)-兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別作為上管mos和下管mos的驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述線性功率放大電路包括多組并聯(lián)且結(jié)構(gòu)相同的mos對(duì)管電路，每個(gè)mos對(duì)管電路包括對(duì)稱連接的上mos管電路、下mos管電路；
8.一種新型雙極性線性電源電路控制方法，基于權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，給定產(chǎn)生電路產(chǎn)生總給定信號(hào)輸入PI控制器電路，PI控制器電路根據(jù)輸出電壓電流采樣電路輸出的電壓采樣信號(hào)、電流采樣信號(hào)和給定產(chǎn)生電路輸出的總給定，經(jīng)由CC外環(huán)控制器和CV外環(huán)控制器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路對(duì)PI控制器輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行電壓放大、功率放大以及正負(fù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換，將驅(qū)動(dòng)一分為二，驅(qū)動(dòng)+和驅(qū)動(dòng)-分別作為線性功率放大電路中上管mos和下管mos的驅(qū)動(dòng)，母線電壓產(chǎn)生電路輸出正負(fù)母線電壓+Vs和-Vs，為線性功率放大電路部分供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述新型雙極性線性電源電路控制方法，其特征在于，給定產(chǎn)生電路中的DSP根據(jù)用戶設(shè)置計(jì)算給定輸出，外接RAM存儲(chǔ)用戶自定義波形，用戶采集車載蓄電池在各種環(huán)境下的輸出電壓變動(dòng)波形，然后將實(shí)測(cè)波形通過(guò)上位機(jī)軟件輸入雙極性電源，復(fù)現(xiàn)實(shí)際波形；
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述新型雙極性線性電源電路控制方法，其特征在于，線性功率放大電路中，上采樣電阻R22對(duì)上mos管電流進(jìn)行采樣，上mos管電流采樣和驅(qū)動(dòng)+?經(jīng)過(guò)電流內(nèi)環(huán)積分電路，產(chǎn)生上mos管驅(qū)動(dòng)，控制上mos管Q23的導(dǎo)通程度，同時(shí)R22兩端的電壓作為上mos管過(guò)流保護(hù)電路的輸入，當(dāng)流過(guò)上mos管的電流過(guò)大時(shí)，R22兩端電壓增大，過(guò)流檢測(cè)電路報(bào)警，關(guān)閉電流內(nèi)環(huán)積分電路，使得上管mos?Q23的柵極驅(qū)動(dòng)電壓消失，Q23阻抗增大，從而使得上mos管電流減小；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型雙極性線性電源，其特征在于，包括給定產(chǎn)生電路、pi控制器電路、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、線性功率放大電路、母線電壓產(chǎn)生電路和輸出電壓電流采樣電路，給定產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生給定信號(hào)，給定產(chǎn)生電路輸出端與pi控制器電路輸入端連接，pi控制器電路用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，pi控制器電路輸出端與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路輸入端連接，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與線性功率放大電路輸入端連接，母線電壓產(chǎn)生電路輸入端連接市電、輸出端與線性功率放大電路連接，輸出電壓電流采樣電路輸入端與線性功率放大電路輸出端out連接，輸出電壓電流采樣電路輸出端與pi控制器電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述母線電壓產(chǎn)生電路包括功率因數(shù)校正電路、兩個(gè)llc電路，市電進(jìn)入功率因數(shù)校正電路得到直流電平，直流電平后接兩個(gè)輸出串聯(lián)的llc電路，輸出正負(fù)母線電壓+vs和-vs，為線性功率放大電路部分供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述給定產(chǎn)生電路包括dsp、fpga、ram和多個(gè)dac；dsp外接ram，?dsp與fpga內(nèi)部的雙口ram連接；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述輸出電壓電流采樣電路包括依次連接的第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路、交直流切換電路、第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路，第二級(jí)運(yùn)放比例放大電路輸出端連接雙通道adc，雙通道adc通過(guò)spi接口連接fpga，第一級(jí)運(yùn)放比例放大電路的輸出端還連接pi控制器電路；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述pi控制器電路包括cv外環(huán)控制器和cc外環(huán)控制器，cv外環(huán)控制器包括運(yùn)算放大器u6及其周邊電路構(gòu)成的積分器，cc外環(huán)控制器包括運(yùn)算放大器u7及其周邊電路構(gòu)成的積分器、運(yùn)算放大器u8及其周邊電路構(gòu)成的比例控制器，運(yùn)算放大器u7的輸出端與u8輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型雙極性線性電源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的放大電路、推挽共射極放大電路、推挽射極跟...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李子淳，白洪超，石文文，徐佳歡，黃成濤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東艾諾智能儀器有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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