[發明專利]一種高精度閉環參考電源

有效

• 申請號: 201610877618.5
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN106547299B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 鄒林;孟凡強;商美霞;張大為
• 申請（專利權）人: 河北漢光重工有限責任公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 高燕燕,仇蕾安

技術領域

本發明屬于供電控制技術領域，具體涉及一種高精度閉環參考電源。

背景技術

隨著航空、航天、航海及民用領域等高精度控制系統的不斷發展，對其供電設備的要求也越來越高。現有的供電模式大多為普通電源模塊供電，這類普通電源模塊實際上是將一個電源電路封裝起來，然后從該電源電路引出輸入輸出端，其中該輸入輸出端之間的電源電路可以根據不同的需求，設計不同的電源電路，如直流轉換電源電路、交流轉換電源電路等。

在設計產品中選用這類電源模塊通常需外協采購，若須選用高精度、高變換效率、負載效應好、抗干擾性強，或在環境惡劣的情況下工作使用的電源模塊時，則價格昂貴，且輸出電壓精度大多只能做到小于1％，并仍存在較高的失效率，這就會導致整個產品的可靠性下降。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種高精度閉環參考電源，具有精度高、成本可控、電路結構簡單、一體化兼容設計、易實現的優點。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：一種高精度閉環參考電源，包括DSP主控芯片、DA轉換芯片、運算放大器以及AD采集芯片。

DSP主控芯片將電源信號輸出至DA轉換芯片。

DA轉換芯片對電源信號進行數模轉換后、并將電源信號的電位轉換為設定值，將轉換后的電源信號接入運算放大器；

運算放大器對轉換后的電源信號進行驅動且功率放大，放大后的電源信號功率符合被供電設備的功率標準，該放大后的電源信號一方面接入被供電設備，另一方面接入AD采集芯片的輸入端，AD采集芯片以設定的采集頻率對放大后的電源信號進行采集，獲得數字化電源信號，AD采集芯片通過同步并行總線或SPI串行總線與DSP主控芯片通訊，將數字化電源信號輸入中DSP主控芯片中。

DSP主控芯片中具備電源電位處理模塊。

電源電位處理模塊接收設定目標電源電壓IN，若IN值為負數，則對IN進行取反操作，執行如下電位處理過程，若IN值為正數，則直接執行如下電位處理過程：

電源電位處理模塊將IN一方面與DA轉換芯片的參考電源求差后得到的U₁值作為前饋，另一方面將IN與AD采集芯片采集的數字化電源信號求偏差，對該偏差進行第一次飽和環節處理后進入積分環節，積分系數K_i為經驗取值；積分環節后再經第二次飽和環節處理，得到U₂；將U₂與前饋U₁求和后得到U₃，將U₃經增益K_q放大得到符合DA轉換芯片接收電壓需求的U₄，U₄作為DSP主控芯片的電源信號進行輸出。

進一步地，DSP主控芯片為TMS320F38335 DSP微處理器。

進一步地，增益K_q設定為13107。

進一步地，MS320F38335 DSP微處理器通過McBSP串行總線連接DA轉換芯片，驅動DA轉換器對電源信號進行數模轉換后經相應輸出端口輸出；

運算放大器包括一路跟隨驅動放大電路和一路反向驅動放大電路，其中跟隨驅動放大電路由第一放大器及其外圍電路組成，以第一放大器的正輸入端口作為該跟隨驅動放大電路的輸入接口，反向驅動放大電路由第二放大器及其外圍電路組成，以第二放大器的負輸入端口作為該反向驅動放大電路的輸入接口；

其中跟隨驅動放大電路的輸入接口連接DA轉換芯片的第一輸出端口DAC0；

反向驅動放大電路的輸入接口連接DA轉換芯片的第二輸出端口DAC1；

若IN值為正數，則DSP控制DA轉換芯片轉換后的電源信號經DA0輸出，并進入到跟隨驅動放大電路，進行跟隨驅動且功率放大；

若IN值為負數，則DSP控制DA轉換芯片轉換后的電源信號經DA1輸出，并進入到反向驅動放大電路，進行反向驅動且功率放大。

有益效果：

1.精度高。由于閉環反饋控制的有效性，通過實際在產品上驗證得出電源的輸出精度非常高，在-40℃～55℃全溫下精度可達到小于0.45‰，尤其適用于軍工領域。

2.成本低。高精度閉環參考電源通過AD采集模塊、DA轉換模塊、運算放大器及微處理器等硬件架構，結合軟件算法實現，避免了高精度電源模塊的價格高昂的劣勢，成本可控。