CN101943733A - 一次电源加扰仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一次电源加扰仪，所述电路结构由电源模块A、电源模块B、电源模块C、二极管D1、二极管D2、二极管D3、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、单片机控制模块、驱动模块、电位器、LCD液晶显示模块以及键盘组成；本发明一次电源加扰仪通过给电源模块(A/B/C)输出上分别串联二极管和电子开关后为电子系统提供电源输出，设定A/B/C各自电压，并设定K1/K2/K3的开通/关断时间，则在两个电子开关的公共输出端得到时长可设定的电压跳变，从而实现对过压浪涌、欠压浪涌、微掉电的功能模拟。该技术思路巧妙，电路简单，控制可靠。目前，已生产出满足航空、航天军用标准要求的浪涌电压发生器产品多台，可以模拟过压浪涌、欠压浪涌、微掉电等功能。

Description

一次电源加扰仪

技术领域：

本发明属于电磁兼容预测试技术领域，涉及一种一次电源上叠加干扰电压的电路结构，尤其是一种一次电源加扰仪。

背景技术：

在一次电源上叠加一定的干扰电压后给被测设备供电，测试并验证被测设备的抗干扰能力，是电磁兼容预测试的一项重要内容。本发明所涉一次电源加扰仪可完成《航天系统电磁兼容性要求GJB3590-99》和《飞机供电特性GJB181A-2003》要求的一次电源浪涌电压试验项目。

目前要进行此类试验一般有两种途径：

一是使用数字可编程电源进行一次电源叠加干扰的模拟测试。

由于受电源输出电感、电容及环路参数的制约，数字可编程电源输出电压的上升/下降时间为毫秒级，这种毫秒级模拟测试往往不能全面满足测试要求。

二是使用电磁兼容试验室的浪涌电压专用设备。

由于此类专用设备一般需要与实验室专用工装配合使用，所以使用场地有局限性，难于对生产过程中的半成品或处于生产、调试环节的产品进行抗扰能力的预测试；此类专用设备价格昂贵，试验费用高，一般只用于对产品性能做鉴定性测试，不适合对半成品或处于生产、调试环节的产品进行多次摸底试验及预测试。

目前测试并验证被测设备的抗干扰能力一般使用数字可编程电源或用电磁兼容试验室专用的浪涌电压设备，存在三个不足之处：

1)数字可编程电源的输出电压上升及下降时间过于缓慢，不能全面满足测试要求；

2)电磁兼容实验室专用设备使用场地有局限性，难于对生产过程中的半成品或处于生产、调试环节的产品进行抗扰能力的预测试；

3)电磁兼容实验室专用设备价格昂贵，试验费用高，一般只适用于产品的鉴定性测试，不适合对半成品或处于生产、调试环节的产品进行多次摸底试验及预测试。

发明内容：

本发明所涉一次电源加扰仪就是针对上述问题而研制，构思巧妙，结构简单。能够实现如下功能和性能：

1)具有正常输出、过电压浪涌输出、欠电压浪涌输出、微掉电输出四种输出模式。

每种输出模式最大功率500W；

2)在一次电源叠加的电压浪涌干扰波形的上升/下降时间达到微妙级；

3)叠加的过电压浪涌或欠电压浪涌的幅值可调节，满足《航天系统电磁兼容性要求GJB3590-99》和《飞机供电特性GJB181A-2003》中对浪涌电压幅值的要求；

4)叠加的过电压浪涌或欠电压浪涌的时间可调节，调节范围为10μs到200ms，满足试验一般电子系统过电压/欠电压浪涌试验要求；

5)增加了微掉电功能，掉电时间可调节，调节范围为10μs到200ms，满足试验一般电子系统抗掉电试验要求。

这种一次电源加扰仪在各项性能指标上可以模拟电磁兼容实验室专用设备输出的过电压/欠电压浪涌，能对半成品或处于生产、调试环节的产品进行多次摸底试验及预测试，提高了测试的便利性和针对性，降低了测试成本。

本发明涉及一种在一次电源上叠加干扰电压的电路结构，旨在解决对半成品或处于生产、调试环节的产品的一次电源上叠加干扰电压的问题。利用计算机控制，使得一次源叠加的干扰电压的幅值、宽度可调，最终形成一种一次电源加扰仪。能够验证单机设备和分系统设备，在研产过程中的EMC预测试，测试并验证被测设备的抗干扰能力。

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一次电源加扰仪，

所述电路结构由电源模块A、电源模块B、电源模块C、二极管D1、二极管D2、二极管D3、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、单片机控制模块、驱动模块、电位器、LCD液晶显示模块以及键盘组成；

所述电源模块A、电源模块B、电源模块C的输入端共同连接220伏50赫兹的交流电源，电源模块A的输出正线连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接MOS管Q1的漏级D，MOS管Q1的源级S连接输出正线，电源模块A的输出地线连接输出负线。电源模块B的输出正线连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极接在MOS管Q2的源级S，MOS管Q2的漏级D接输出正线，电源模块B的输出地线接输出负线；电源模块C的输出正线连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极接在MOS管Q3的源级S，MOS管Q3的漏级D连接输出正线，电源模块C的输出地线连接输出负线。电位器连接在电源模块A、电源模块B、电源模块C电压调节端；

键盘连接单片机控制模块的键盘接口；LCD液晶显示模块连接单片机控制模块的显示接口；单片机控制模块的三个TTL信号输出端K1、K2、K3连接驱动电路，TTL信号K1、K2、K3经过驱动电路后分别连接MOS管Q1的栅极G、MOS管Q2栅极G和MOS管Q3栅极G。

所述电源模块A、电源模块B、电源模块C提供一次电源加扰仪所需的输出直流电压，电源模块A输出80V、电源模块B输出28V、电源模块C输出8V直流电压；其中电源模块B输出28V作为母线电压。

所述电源模块A、电源模块B、电源模块C提供一次电源加扰仪所需的输出直流电压，电源模块A输出80V、电源模块B输出28V、电源模块C输出8V直流电压；其中电源模块A输出80V作为母线电压。

所述电源模块A、电源模块B、电源模块C提供一次电源加扰仪所需的输出直流电压，电源模块A输出80V、电源模块B输出28V、电源模块C输出8V直流电压；其中电源模块C输出8V作为母线电压。

所述电源加扰仪还包括电源模块D，电源模块D提供一次电源加扰仪所需的输出直流电压，电源模块D输出100V直流电压或输出15V直流电压作为母线电压。

一次电源加扰仪具有能产生过压浪涌、欠压浪涌及微掉电三种工作模式，在每种工作模式下均能输出500W的功率。可设置相应的检测模式。通过面板上的旋钮和按键可以完成对过、欠浪涌电压、母线电压以及浪涌脉冲宽度的调节，并且有LCD显示屏进行所处模式、输出电压和脉冲时间的显示。电压上升沿和下降沿均可达到微秒级。输出叠加与母线电压上的过压浪涌最高至80V，欠压浪最低至8V，宽度从10μs到200ms。

本发明一次电源加扰仪通过给电源模块(A/B/C)输出上分别串联二极管和电子开关后为电子系统提供电源输出，设定A/B/C各自电压，并设定K1/K2/K3的开通/关断时间，则在两个电子开关的公共输出端得到时长可设定的电压跳变，从而实现对过压浪涌、欠压浪涌、微掉电的功能模拟。该技术思路巧妙，电路简单，控制可靠。目前，已生产出满足航空、航天军用标准要求的浪涌电压发生器产品多台，可以模拟过压浪涌、欠压浪涌、微掉电等功能。删除了“成功用于......”，如果已经在申请前公开使用，会影响授权。

附图说明：

图1为本发明的一次电源加扰仪电气连接关系图；

图2为本发明的一次电源加扰仪变形拓扑结构电气连接关系；

图3为本发明的一次电源加扰仪工作原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1、2、3，本发明涉及一种在一次电源上叠加干扰电压的电路结构，旨在解决对半成品或处于生产、调试环节的产品的一次电源上叠加干扰电压的问题。利用计算机控制，使得一次源叠加的干扰电压的幅值、宽度可调，最终形成一种一次电源加扰仪能够验证单机设备和分系统设备，在研产过程中的EMC预测试，测试并验证被测设备的抗干扰能力。

一次电源加扰仪由电源模块A、电源模块B、电源模块C、二极管D1、二极管D2、二极管D3、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、单片机控制模块、驱动模块、电位器、LCM(LCD液晶显示模块)以及键盘一共八部分组成，其连接关系为：

电源模块A、电源模块B、电源模块C的输入端共同连接220伏50赫兹的交流电源，电源模块A的输出正线连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接MOS管Q1的漏级D，MOS管Q1的源级S连接输出正线，电源模块A的输出地线连接输出负线。电源模块B的输出正线连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极接在MOS管Q2的源级S，MOS管Q2的漏级D接输出正线，电源模块B的输出地线接输出负线。电源模块C的输出正线连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极接在MOS管Q3的源级S，MOS管Q3的漏级D连接输出正线，电源模块C的输出地线连接输出负线。电位器连接在电源模块A、B、C电压调节端。键盘连接单片机控制模块的键盘接口。LCM(LCD液晶显示模块)连接单片机控制模块的显示接口。单片机控制模块的三个TTL信号输出端K1、K2、K3连接驱动电路，TTL信号K1、K2、K3经过驱动电路后分别连接MOS管Q1的栅极G、MOS管Q2栅极G和MOS管Q3栅极G。

①电源模块A、电源模块B、电源模块C的功能是提供一次电源加扰仪所需的输出直流电压，电源模块A输出8QV、电源模块B输出28V、电源模块C输出8V直流电压。其中28V称为母线电压，为后级系统设备提供正常的工作电压。这种交流输入，直流输出的电源模块可在市场上方便购得。

②二极管D1、二极管D2、二极管D3的功能是防止输出电压倒灌损伤电源模块。

③电子开关Q1、电子开关Q2、电子开关Q3的功能是分别控制电源模块A、电源模块B，电源模块C的电压输出。

④单片机控制模块是该仪器的智能控制核心。该模块连接键盘，LCM，电压采样并可以根据用户要求按照一定的时序输出K1、K2，K3这三路TTL信号。且能够回采电源模块A、B，C的输出电压，并能将其显示在液晶屏上。这种单片机控制模块由单片机搭成，单片机可在市场上方便购得。

⑤驱动模块的功能是放大由单片机控制模块输出K1、K2，K3这三路TTL信号，使其能够分别驱动电子开关Q1、电子开关Q2，电子开关Q3。这种信号放大电路可在市场上方便购得。

⑥电位器的功能是连接电源模块的电压调节端，可以在一定范围内调节电源模块A、电源模块B，电源模块C的输出电压。

⑦LCM(LCD液晶显示模块)是人机交换系统的信息输出口，连接单片机控制模块，可以显示操作界面以及采样电压等相关信息。

⑧键盘是人机交换系统的信息输入口，通过按键能选择工作模式，切换工作模式，输入脉宽信息。

一次电源加扰仪工作原理如下：

开机后系统自检，自检正常后LCD液晶屏显示系统的主界面，主界面显示有正常输出模式、过压浪涌模式、欠压浪涌模式以及微掉电模式共四种工作模式供用户选择。用户通过键盘键入所需要的模式，进入该模式后，液晶屏会显示电源模块的输出电压，用户可以通过电位器来调节输出电压，液晶屏的显示电压也会随之动态变化。调节完成所需的电压后，可以通过键盘键入所需脉冲的时间。当所处模式、输出电压，以及脉冲宽度等信息确定完成后，执行触发，一次电源加扰仪即可通过单片机控制系统将用户输入的浪涌模式及脉冲时间等信息处理，然后按照一定的时序通过控制(K1、K2、K3)这3路TTL信号，TTL信号通过驱动模块的放大，从而控制电子开关(Q1、Q2、Q3)的开通与闭合，从而实现各种浪涌电压的输出。具体的工作情况是当确定输出电压以及脉冲宽度后，一次电源加扰仪即会输出母线电压。当执行过压浪涌触发时，K1输出一个已输入的脉冲时间的高电平TTL信号，TTL信号经过驱动模块放大后使Q1导通，从而在输出母线电压上叠加了一个所输入的脉冲宽度的80V过压浪涌。当执行欠压浪涌触发时，K3输出一个所输入的脉冲时间的高电平TTL信号，同时K2输出一个所输入的脉冲时间的低电平TTL信号，TTL信号经过驱动模块放大后使Q1导通，Q2截止。从而在输出母线电压上产生了一个已输入脉冲宽度的8V欠压浪涌。

本发明变形拓扑结构一：一次电源加扰仪原型中是以电源模块B输出的直流28V电压作为母线电压，所以可以将原型变形为用电源模块A或者电源模块C的输出作为母线电压使用。当需要电源模块A输出的80V作为母线电压时，应用电源模块B和电源模块C做28V和8V的欠压浪涌试验；当需要电源模块C输出的8V作为母线电压时，应用电源模块A和电源模块B做28V和80V的过压浪涌试验。

本发明变形拓扑结构二：增加电源模块的种类可以得到不同电压幅值过压浪涌或者负压浪涌。例如如果增加能输出100V直流电压的电源模块D，一次电源加扰仪就可以做出100V的过压浪涌；如果电源模块D能输出15V直流电压的，一次电源加扰仪就可以做出15V的欠压浪涌。依此类推，可以任意的减少或增加电源模块的种类。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (5)

1.一次电源加扰仪，其特征在于：

所述电路结构由电源模块A、电源模块B、电源模块C、二极管D1、二极管D2、二极管D3、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、单片机控制模块、驱动模块、电位器、LCD液晶显示模块以及键盘组成；

所述电源模块A、电源模块B、电源模块C的输入端共同连接220伏50赫兹的交流电源，电源模块A的输出正线连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接MOS管Q1的漏级D，MOS管Q1的源级S连接输出正线，电源模块A的输出地线连接输出负线。电源模块B的输出正线连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极接在MOS管Q2的源级S，MOS管Q2的漏级D接输出正线，电源模块B的输出地线接输出负线；电源模块C的输出正线连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极接在MOS管Q3的源级S，MOS管Q3的漏级D连接输出正线，电源模块C的输出地线连接输出负线；电源模块A、电源模块B、电源模块C的电压调节端均连接有电位器；

键盘连接单片机控制模块的键盘接口；LCD液晶显示模块连接单片机控制模块的显示接口；单片机控制模块的三个TTL信号输出端K1、信号输出端K2、信号输出端K3连接驱动电路，TTL信号K1、TTL信号K2、TTL信号K3经过驱动电路后分别连接MOS管Q1的栅极G、MOS管Q2栅极G和MOS管Q3栅极G。

2.如权利要求1一次电源加扰仪，其特征在于：所述电源模块A、电源模块B、电源模块C提供一次电源加扰仪所需的输出直流电压，电源模块A输出80V、电源模块B输出28V、电源模块C输出8V直流电压；其中电源模块B输出28V作为母线电压。

3.如权利要求1一次电源加扰仪，其特征在于：所述电源模块A、电源模块B、电源模块C提供一次电源加扰仪所需的输出直流电压，电源模块A输出80V、电源模块B输出28V、电源模块C输出8V直流电压；其中电源模块A输出80V作为母线电压。

4.如权利要求1一次电源加扰仪，其特征在于：所述电源模块A、电源模块B、电源模块C提供一次电源加扰仪所需的输出直流电压，电源模块A输出80V、电源模块B输出28V、电源模块C输出8V直流电压；其中电源模块C输出8V作为母线电压。

5.如权利要求1一次电源加扰仪，其特征在于：所述电源加扰仪还包括电源模块D，电源模块D提供一次电源加扰仪所需的输出直流电压，电源模块D输出100V直流电压或输出15V直流电压作为母线电压。

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