陀螺電機數字可調式測試電源設計

摘要：詳細研究了三相交流陀螺電機電源的工作原理，根據該測試源設計的主要技術指標的要求，利用多種集成電路模塊，設計了一種陀螺電機數字可調式測試電源，實現了電源幅值、頻率的精確數字可調，能夠適應陀螺電機不同測試功能的需要。實驗結果表明，該電源在陀螺電機的測試中具有較高的實用價值。
關鍵詞：陀螺電機；數字可調式；分頻；分相

陀螺電機是慣性器件陀螺儀的主要構成部分，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，對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 主要技術指標
1)輸入電源：交流220 V±20％，50 Hz；
2)輸出電源：三相方波，0～120 V可調(電壓)；1 KHz／500 Hz(頻率)；頻率穩定度小于0．1 Hz相位差為120°±0．5°。

2 方案設計
圖l為三相方波電源電路原理圖。其中，220 V／50Hz交流電為該電源提供能量，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產生的控制信號，為AC／DC變換提供參考電壓，控制輸出直流電壓大小。電路的頻率是通過溫補晶振產生3．84 MHz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1 kHz／500 Hz、電壓幅值在0～150 V內線性可調的方波信號。

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。

對于圖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0～5 V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220 V／50 Hz交流電；另一個輸入為0～5 V的直流電壓信號，其作用是調節PWM脈沖寬度，從而進一步調節開關電源的輸出直流電壓。