陀螺儀數字可調式測試電源方法設計

陀螺電機是慣性器件陀螺儀的重要構成部分，而陀螺儀是慣性導航系統的核心元件，廣泛運用于艦船導航和各種武器系統中。陀螺電機的性能好壞，將直接影響陀螺儀的性能以及整個慣導系統的導航精度，因此，關于陀螺電機供電電源的設計顯得十分重要，其電壓、頻率穩定度等都直接影響電機的工作精度。

為了模擬實際裝備中陀螺電機升壓啟動、降壓工作的啟動方式，以及在不同電源頻率和電壓下對陀螺電機的工作性能進行測試分析，本文在普通三相方波電源的基礎上，設計了一種陀螺電機專用數字可調式測試電源，并通過測試實驗進行了實用性及可靠性驗證。

1重要技術指標

1)輸入電源：交流220V±20%，50Hz;

2)輸出電源：三相方波，0～120V可調(電壓);1KHz/500Hz(頻率);頻率穩定度小于0.1Hz相位差為120°±0.5°。

2方法設計

圖l為三相方波電源電路原理圖。其中，220V/50Hz交流電為該電源供應能量，通過AC/DC變換，輸出最高達200V的直流電平;16位并行信號是來自于計算機出現的控制信號，為AC/DC變換供應參考電壓，控制輸出直流電壓大小。電路的頻率是通過溫補晶振出現3.84MHz的信號，將此頻率信號先后分別進行分頻、分相、驅動，以控制開關功率器件的導通和關斷。該電源最終輸出的信號是三相1kHz/500Hz、電壓幅值在0～150V內線性可調的方波信號。

圖1三相方波電源電路原理圖

3電路設計

1)AC/DC變換AC/DC變換器采用FDpS開關電源。該開關電源基本工作原理及基本電路框圖如圖2所示。

圖2開關電源基本原理及電路框圖

關于圖2(a)中的單極性矩形脈沖，其直流電壓平均值取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流電壓平均值也越高。其中

。當Um和T均不變時，輸出直流電壓平均值與矩形脈沖寬度成正比。因此，通過調節pWM脈沖寬度調節輸出直流電壓的大小。

圖2(b)所示開關電源基本電路框圖就是基于此原理，通過0～5V直流電壓信號調整pWM波脈沖寬度的大小，進而調節開關電源輸出直流電壓的大小。

在該三相方波電源中，所采用的開關電源有2個輸入，1個輸出。一個輸入為220V/50Hz交流電;另一個輸入為0～5V的直流電壓信號，其用途是調節pWM脈沖寬度，從而進一步調節開關電源的輸出直流電壓。

2)晶振選擇該電源采用3.84MHz的高精度溫度補償石英晶體振蕩器，其技術指標如表1所示，各技術指標滿足該電源對頻率信號的要求。

3)分頻、分相電路分頻電路采用雙4位可編程計數器MCl4569及12狀態二進制計數器MCl4040的組合電路實現;分相電路采用環形脈沖分配器CH250B，如圖3所示。

圖3分頻分相電路圖

通過設定雙4位可編程計數器MCl4569的p7～pO引腳，將晶振輸出的3.84MHz頻率信號分頻20倍，輸出192kHz脈沖頻率信號，該信號占空比為5%.將192kHz脈沖頻率信號通過12狀態二進制計數器MCl4040，在Q5引腳輸出占空比為50%的6kHz頻率信號，在Q6引腳輸出占空比為50%的3kHz在頻率信號。通過2選1開關，在6kHz和3kHz選擇一種頻率信號，并將所選擇的信號連接至環形脈沖分配器CH250B.設置CH250B為單6拍工作方式，在其A、B、C3個引腳上輸出3路1kHz或500Hz頻率信號，該信號占空比為50%，兩兩之間的相位差為120°。通過該電路輸出的三相頻率信號，頻率穩定性好、抗干擾能力強、相位精確，滿足電源對頻率信號的要求。

4)驅動電路三相驅動電路由三極管電路和電流互感器電路2部分組成，其中一相信號的驅動電路如圖4所示。

圖4驅動電路圖