可调电源幅值、频率的陀螺电机
陀螺电机是惯性器件陀螺仪的主要构成部分，而陀螺仪是惯性导航系统的核心元件，广泛运用于舰船导航和各种武器系统中。陀螺电机的性能好坏，将直接影响陀螺仪的性能以及整个惯导系统的导航精度，因此，对于陀螺电机供电电源的设计显得十分重要，其电压、频率稳定度等都直接影响电机的工作精度。
为了模拟实际装备中陀螺电机升压启动、降压工作的启动方式，以及在不同电源频率和电压下对陀螺电机的工作性能进行测试分析，本文在普通三相方波电源的基础上，设计了一种陀螺电机专用数字可调式测试电源，并通过测试实验进行了实用性及可靠性验证。
1 主要技术指标 1）输入电源：交流220 v±20%，50 hz;
2）输出电源：三相方波，0～120 v可调（电压）;1 khz/500 hz（频率）;频率稳定度小于0.1 hz相位差为120°±0.5°。
2 方案设计 图l为三相方波电源电路原理图。其中，220 v/50hz交流电为该电源提供能量，通过ac/dc变换，输出最高达200v的直流电平;16位并行信号是来自于计算机产生的控制信号，为ac/dc变换提供参考电压，控制输出直流电压大小。电路的频率是通过温补晶振产生3.84 mhz的信号，将此频率信号先后分别进行分频、分相、驱动，以控制开关功率器件的导通和关断。该电源最终输出的信号是三相1 khz/500 hz、电压幅值在0～150 v内线性可调的方波信号。
3 电路设计 1）ac/dc变换 ac/dc变换器采用fdps开关电源。该开关电源基本工作原理及基本电路框图如图2所示。
对于图2（a）中的单极性矩形脉冲，其直流电压平均值取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流电压平均值也越高。其中
。当um和t均不变时，输出直流电压平均值与矩形脉冲宽度成正比。因此，通过调节pwm脉冲宽度调节输出直流电压的大小。
图2（b）所示开关电源基本电路框图就是基于此原理，通过0～5 v直流电压信号调整pwm波脉冲宽度的大小，进而调节开关电源输出直流电压的大小。
在该三相方波电源中，所采用的开关电源有2个输入，1个输出。一个输入为220 v/50 hz交流电;另一个输入为0～5 v的直流电压信号，其作用是调节pwm脉冲宽度，从而进一步调节开关电源的输出直流电压。
2）晶振选择 该电源采用3.84 mhz的高精度温度补偿石英晶体振荡器，其技术指标如表1所示，各技术指标满足该电源对频率信号的要求。
3）分频、分相电路 分频电路采用双4位可编程计数器mcl4569及12状态二进制计数器mcl4040的组合电路实现;分相电路采用环形脉冲分配器ch250b，如图3所示。
通过设定双4位可编程计数器mcl4569的p7～po引脚，将晶振输出的3.84mhz频率信号分频20倍，输出192 khz脉冲频率信号，该信号占空比为5%。将192 khz脉冲频率信号通过12状态二进制计数器mcl4040，在q5引脚输出占空比为50%的6 khz频率信号，在q6引脚输出占空比为50%的3 khz在频率信号。通过2选1开关，在6 khz和3 khz选择一种频率信号，并将所选择的信号连接至环形脉冲分配器ch250b。设置ch250b为单6拍工作方式，在其a、b、c3个引脚上输出3路1 khz或500hz频率信号，该信号占空比为50%，两两之间的相位差为120°。
通过该电路输出的三相频率信号，频率稳定性好、抗干扰能力强、相位精确，满足电源对频率信号的要求。
4）驱动电路 三相驱动电路由三极管电路和电流互感器电路2部分组成，其中一相信号的驱动电路如图4所示。
由于ch250b输出的信号的电流较小，一般为5～1o ma，因此需要将信号的电流进行放大，以便驱动后续电路中的元器件。电流互感器为电感元件，电感两端不能含有直流成份，否则电感会发热，严重时会损坏电感元件，因此信号需要隔直后才能加在电感两端，图4中c2、c3是两个隔直电容。
a点是环形脉冲分配器ch250b输出的1 khz频率信号，高电平约为12 v，低电平则为0 v。经过隔直电容c2作用，频率信号中的直流成份不通过c2，因此在b点高电平约为6 v，低电平约为-6 v。在c点，由于三极管基极与发射极之间的压降和接地的零电平限制，高电平约为5.3 v，低电平则为0 v。通过，经过隔直电容c3的作用，在d点，高电平约为2.65 v，低电平约为-2.65 v。
电流互感器变比为1：1：1，同名端如图4中标注。因此vup与vun的频率相同，但是其相位差为180°，可分别驱动功率放大电路中的一对桥臂。
5）开关功率放大电路 开关功率放大电路采用6个电力晶体管和6个二极管组合实现。通过三相驱动信号控制电力晶体管的导通和关断，将开关电源输出的直流电压逆变成三相交流方波电压，其a相电压、b相电压和c相电压波形如图5所示。图中，ua表示a相输出电压，ub表示b相输出电压，uc表示c相输出电压，uab表示a相和b相之间的线电压。
根据上述分析，如图6所示，在原有模拟调压式三相方波电源基础上（图6中右边电源），设计并制造了新的数字可调式电源（图6中左边电源）。经测试表明，其频率稳定度高、抗干扰能力强，电压大小精确可调。
4 实例验证 在实验室条件下，利用ni-6070多功能输入输出卡输出0～5 v直流电压至该电源，采用labview编程调压，对于某型陀螺电机，电源开机输出120 v启动电压，待电机进入同步转速后，由程序控制电源输出降为80 v工作电压，使得电机正常工作，在运行一段时间后断开电源，实验证明，该电源能输出各种电压值，输出精确且时间无滞后，运行稳定，为陀螺电机的正常运行和测试工作提供保障。
5 结束语 本文设计了一种陀螺电机数字可调式测试电源，实现了电源幅值、频率的精确数字可调，能够适应陀螺电机不同测试功能的需要。具有操作性强、可靠性高、方便实用的特点。该电源已经成功应用在陀螺电机声音信号在线监测系统中，实践证明该电源运行良好。
iphone8什么时候上市?iphone8最新消息:iphone8消息终极曝光,设计不再有后指纹
微波消解仪市场广阔 企业应加速布局
区块链技术未来10-15年的发展指向标
5G竞争，网络建设先行!中国移动决心在5G时代争先
S3C2440的中断寄存器的分类及中断的过程分析
可调电源幅值、频率的陀螺电机
逆变器OEM/ODM生产厂家哪家好
无线对讲机日常使用中的常见问题及正确的操作方法经验分享（下）
使用oprofile对软件做profiling
SDCardUtils封装类应用：设备信息获取实现方法
Qorvo可扩展电源供应和管理平台可最大限度地减少能源消耗
怎样成为一名合格的算法工程师
电脑主机降低噪音的方法讲解
OpenDaylight中的Karaf
架空地线的作用是什么
2021行家说显示年：合易科技带你遇见技术未来
电子芯闻早报：亿航Ghost 2.0，大疆Phantom X
板级埋人式封装工艺流程与技术
关于AR你需要了解的10个关键数据
“刚柔并济”或将成为未来机器人市场主要方向
为了模拟实际装备中陀螺电机升压启动、降压工作的启动方式，以及在不同电源频率和电压下对陀螺电机的工作性能进行测试分析，本文在普通三相方波电源的基础上，设计了一种陀螺电机专用数字可调式测试电源，并通过测试实验进行了实用性及可靠性验证。
1 主要技术指标 1）输入电源：交流220 v±20%，50 hz;
2）输出电源：三相方波，0～120 v可调（电压）;1 khz/500 hz（频率）;频率稳定度小于0.1 hz相位差为120°±0.5°。
2 方案设计 图l为三相方波电源电路原理图。其中，220 v/50hz交流电为该电源提供能量，通过ac/dc变换，输出最高达200v的直流电平;16位并行信号是来自于计算机产生的控制信号，为ac/dc变换提供参考电压，控制输出直流电压大小。电路的频率是通过温补晶振产生3.84 mhz的信号，将此频率信号先后分别进行分频、分相、驱动，以控制开关功率器件的导通和关断。该电源最终输出的信号是三相1 khz/500 hz、电压幅值在0～150 v内线性可调的方波信号。
3 电路设计 1）ac/dc变换 ac/dc变换器采用fdps开关电源。该开关电源基本工作原理及基本电路框图如图2所示。
对于图2（a）中的单极性矩形脉冲，其直流电压平均值取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流电压平均值也越高。其中
。当um和t均不变时，输出直流电压平均值与矩形脉冲宽度成正比。因此，通过调节pwm脉冲宽度调节输出直流电压的大小。
图2（b）所示开关电源基本电路框图就是基于此原理，通过0～5 v直流电压信号调整pwm波脉冲宽度的大小，进而调节开关电源输出直流电压的大小。
在该三相方波电源中，所采用的开关电源有2个输入，1个输出。一个输入为220 v/50 hz交流电;另一个输入为0～5 v的直流电压信号，其作用是调节pwm脉冲宽度，从而进一步调节开关电源的输出直流电压。
2）晶振选择 该电源采用3.84 mhz的高精度温度补偿石英晶体振荡器，其技术指标如表1所示，各技术指标满足该电源对频率信号的要求。
3）分频、分相电路 分频电路采用双4位可编程计数器mcl4569及12状态二进制计数器mcl4040的组合电路实现;分相电路采用环形脉冲分配器ch250b，如图3所示。
通过设定双4位可编程计数器mcl4569的p7～po引脚，将晶振输出的3.84mhz频率信号分频20倍，输出192 khz脉冲频率信号，该信号占空比为5%。将192 khz脉冲频率信号通过12状态二进制计数器mcl4040，在q5引脚输出占空比为50%的6 khz频率信号，在q6引脚输出占空比为50%的3 khz在频率信号。通过2选1开关，在6 khz和3 khz选择一种频率信号，并将所选择的信号连接至环形脉冲分配器ch250b。设置ch250b为单6拍工作方式，在其a、b、c3个引脚上输出3路1 khz或500hz频率信号，该信号占空比为50%，两两之间的相位差为120°。
通过该电路输出的三相频率信号，频率稳定性好、抗干扰能力强、相位精确，满足电源对频率信号的要求。
4）驱动电路 三相驱动电路由三极管电路和电流互感器电路2部分组成，其中一相信号的驱动电路如图4所示。
由于ch250b输出的信号的电流较小，一般为5～1o ma，因此需要将信号的电流进行放大，以便驱动后续电路中的元器件。电流互感器为电感元件，电感两端不能含有直流成份，否则电感会发热，严重时会损坏电感元件，因此信号需要隔直后才能加在电感两端，图4中c2、c3是两个隔直电容。
a点是环形脉冲分配器ch250b输出的1 khz频率信号，高电平约为12 v，低电平则为0 v。经过隔直电容c2作用，频率信号中的直流成份不通过c2，因此在b点高电平约为6 v，低电平约为-6 v。在c点，由于三极管基极与发射极之间的压降和接地的零电平限制，高电平约为5.3 v，低电平则为0 v。通过，经过隔直电容c3的作用，在d点，高电平约为2.65 v，低电平约为-2.65 v。
电流互感器变比为1：1：1，同名端如图4中标注。因此vup与vun的频率相同，但是其相位差为180°，可分别驱动功率放大电路中的一对桥臂。
5）开关功率放大电路 开关功率放大电路采用6个电力晶体管和6个二极管组合实现。通过三相驱动信号控制电力晶体管的导通和关断，将开关电源输出的直流电压逆变成三相交流方波电压，其a相电压、b相电压和c相电压波形如图5所示。图中，ua表示a相输出电压，ub表示b相输出电压，uc表示c相输出电压，uab表示a相和b相之间的线电压。
根据上述分析，如图6所示，在原有模拟调压式三相方波电源基础上（图6中右边电源），设计并制造了新的数字可调式电源（图6中左边电源）。经测试表明，其频率稳定度高、抗干扰能力强，电压大小精确可调。
4 实例验证 在实验室条件下，利用ni-6070多功能输入输出卡输出0～5 v直流电压至该电源，采用labview编程调压，对于某型陀螺电机，电源开机输出120 v启动电压，待电机进入同步转速后，由程序控制电源输出降为80 v工作电压，使得电机正常工作，在运行一段时间后断开电源，实验证明，该电源能输出各种电压值，输出精确且时间无滞后，运行稳定，为陀螺电机的正常运行和测试工作提供保障。
5 结束语 本文设计了一种陀螺电机数字可调式测试电源，实现了电源幅值、频率的精确数字可调，能够适应陀螺电机不同测试功能的需要。具有操作性强、可靠性高、方便实用的特点。该电源已经成功应用在陀螺电机声音信号在线监测系统中，实践证明该电源运行良好。
iphone8什么时候上市?iphone8最新消息:iphone8消息终极曝光,设计不再有后指纹
微波消解仪市场广阔 企业应加速布局
区块链技术未来10-15年的发展指向标
5G竞争，网络建设先行!中国移动决心在5G时代争先
S3C2440的中断寄存器的分类及中断的过程分析
可调电源幅值、频率的陀螺电机
逆变器OEM/ODM生产厂家哪家好
无线对讲机日常使用中的常见问题及正确的操作方法经验分享（下）
使用oprofile对软件做profiling
SDCardUtils封装类应用：设备信息获取实现方法
Qorvo可扩展电源供应和管理平台可最大限度地减少能源消耗
怎样成为一名合格的算法工程师
电脑主机降低噪音的方法讲解
OpenDaylight中的Karaf
架空地线的作用是什么
2021行家说显示年：合易科技带你遇见技术未来
电子芯闻早报：亿航Ghost 2.0，大疆Phantom X
板级埋人式封装工艺流程与技术
关于AR你需要了解的10个关键数据
“刚柔并济”或将成为未来机器人市场主要方向