[發明專利]一種基于鎖相放大算法的高壓電源紋波測量分析系統

在審

• 申請號: 202011251058.5
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112485697A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 王自鑫;李文哲;侯林汛;陳弟虎;韓海濤;胡德林;張錫斌
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40;G01R23/165;G01R1/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發明公開了一種基于鎖相放大算法的高壓電源紋波測量分析系統，包括高壓輸入電路、隔直放大電路、濾波增益補償電路、模數轉換電路、數字信號處理電路；所述的高壓輸入電路，用于接入待測高壓電源的信號，并為高壓電源提供不同的負載；所述的隔直放大電路，用于隔離直流高壓，并將交流紋波放大；所述的濾波增益補償電路，用于對放大后的交流紋波采集得到的模擬紋波信號進行頻帶限制；所述的模數轉換電路，用于將濾波增益補償電路所采集的模擬紋波信號轉換為數字信號；所述的數字信號處理電路，采用基于鎖相放大算法對得到的數字信號進行采集和處理。本發明能對于精密高壓電壓源的紋波情況進行精確的分析，為精密高壓電壓源的設計及改進提供測量依據。

技術領域

本發明涉及精密電源測試技術領域，更具體的，涉及一種基于鎖相放大算法的高壓電源紋波測量分析系統。

背景技術

電源在電子系統中是非常重要的組成部分，對于精密電子系統，要求電源的紋波必須控制在不影響電路正常工作的范圍，因而在設計電源時，我們需要對其紋波情況進行精確地測量與評估。

電源紋波產生的主要來源主要包括以下幾種：一是電源中可能存在的開關管開關所產生的周期性開關噪聲，電容電感在開關管的作用下進行充放電將產生周期性的輸出電壓波動；二是前級可能引入的工頻噪聲，這是由于室內高強度的工頻電磁場可能會引入的噪聲，也可能直接通過前級的整流電路直接進入后級的電路中；三是電壓電流反饋環路有可能引入特定頻率的紋波，這種紋波與反饋環路的響應速度有關，頻率不會太高。

總結以上幾種主要的開關電源紋波產生的機理，我們需要針對紋波測量系統，通過模擬濾波和數字濾波等方式，將測量頻寬限制在低頻-20MHz左右，這種頻帶的限制可以在盡可能還原紋波的信息的情況下，減少空間內發射的電磁噪聲對于測量系統的干擾，從而盡可能準確地還原電源的紋波情況。

在精密高壓電源的設計中，對于紋波的要求較高。在相對較高的工作電壓下，紋波應遠小于傳統電源的紋波(紋波峰峰值小于等于1mV的量級)，對于此類高壓高精度的開關電源。如中國專利公開號：CN 108549039 A，公開日： 2018.09.18，公開了一種開關電源紋波測量電路，本發明涉及一種開關電源紋波測量電路，使用高速比較器和高精度DAC，實現了高頻情況下的高精度紋波測量，控制器通過檢測高速比較器輸出脈沖信號的有無及寬度，判定DAC的輸出值與紋波信號峰值或谷值的關系，并據此調整DAC的輸出，當控制器恰好檢測不到比較器的脈沖信號時，得到紋波信號的峰值或谷值，將二者相減得到紋波電壓值。

傳統的檢測手段難以滿足紋波的測量需求，且紋波的波形特征在一定程度上能反映出電源設計中存在著何種不足，因而構建一種針對高壓低幅值紋波測量與分析的系統，在很大程度上能反向指導精密電源設計的改進方向。

發明內容

本發明為了解決傳統的檢測手段難以滿足紋波的測量需求的問題，提供了一種基于鎖相放大算法的高壓電源紋波測量分析系統，其能對于精密高壓電壓源的紋波情況進行精確的分析，從而為精密高壓電壓源的設計及改進提供測量依據。

為實現上述本發明目的，采用的技術方案如下：一種基于鎖相放大算法的高壓電源紋波測量分析系統，所述的高壓電源紋波分析系統包括高壓輸入電路、隔直放大電路、濾波增益補償電路、模數轉換電路、數字信號處理電路；其中，

所述的高壓輸入電路，用于接入待測高壓電源的信號，并為高壓電源提供不同的負載，實現對不同負載下的紋波特性測量；

所述的隔直放大電路，用于隔離直流高壓，并將交流紋波放大；

所述的濾波增益補償電路，用于對放大后的交流紋波采集得到的模擬紋波信號進行頻帶限制；

所述的模數轉換電路，用于將濾波增益補償電路所采集的模擬紋波信號轉換為數字信號；

所述的數字信號處理電路，采用基于鎖相放大算法對得到的數字信號進行采集和處理，并將采集到的數字信號的頻帶進一步限制。