一種供電和調(diào)諧電源裝置的校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，特別涉及一種供電和調(diào)諧電源裝置的校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電源裝置主要用于對被測設(shè)備進行供電。在航空、航天和高速數(shù)字通信行業(yè)中，需要寬范圍高精度的電源裝置對VC0、YT0等調(diào)諧振蕩器件進行供電。在測量VC0、YT0振蕩器輸出頻率、功率、相位噪聲指標(biāo)時，要求供電模塊具有較高的電壓輸出范圍和輸出分辨率。
[0003]傳統(tǒng)方式的電源經(jīng)過DC-DC模塊轉(zhuǎn)換后，通過調(diào)節(jié)模轉(zhuǎn)換DAC改變輸出電壓，在設(shè)置DAC值時，DAC參數(shù)值只能精確到整數(shù)，小數(shù)范圍內(nèi)的設(shè)置不會有效，這樣會損失小數(shù)部分，造成調(diào)節(jié)電壓的舍入誤差。另一方面，對于大的動態(tài)范圍的電壓輸出，例如從負(fù)的幾十伏到正的幾十伏電壓輸出，DAC的非一致性也會導(dǎo)致測量誤差。這種方式并不能保證測量精度，因此對于電壓指標(biāo)要求較高的場合并不能滿足要求。
[0004]為了提高輸出電壓的準(zhǔn)確度，常常需要對電源裝置進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)過程中，校準(zhǔn)裝置需要外接電壓表或者六位半電壓計等測量儀器監(jiān)測電壓裝置的輸出電壓。校準(zhǔn)分為手動校準(zhǔn)和自動校準(zhǔn)兩種方式。
[0005]采用手工的方式進行校準(zhǔn)時，一般是按照電壓輸出的范圍，選擇電壓輸出的兩個端點，不斷調(diào)節(jié)數(shù)模DAC值，直到輸出電壓滿足目標(biāo)值。這時，記錄下兩個端點的DAC值和電壓值，輸出電壓按照線性關(guān)系計算DAC值調(diào)節(jié)電壓輸出，使其滿足指標(biāo)要求。
[0006]采用手工的方式進行校準(zhǔn)，首先，這種方式當(dāng)校準(zhǔn)點較多時，會增加工作量。其次，實際上電壓值和實際的DAC參數(shù)之間并不是嚴(yán)格的滿足線性關(guān)系，以線性方式進行的校準(zhǔn)，并不能滿足電壓輸出的準(zhǔn)確度要求。
[0007]另一種校準(zhǔn)方法是自動校準(zhǔn)，即采用程控的方式由計算機、電源裝置、電壓測量通過電纜連接起來，這種方相對于手動校準(zhǔn)，減輕了工作量，但是在校準(zhǔn)設(shè)備上，需要額外的增加電壓測量裝置，在沒有開機或者裝置封閉的情況下，就無法實施正常的校準(zhǔn)。
[0008]傳統(tǒng)方法設(shè)置數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC調(diào)節(jié)輸出電源電壓，這種方法認(rèn)為電壓輸出和DAC值滿足一定的線性關(guān)系，而在實際上由于電壓輸出的范圍和環(huán)境的變化，這種線性關(guān)系并不嚴(yán)格成立。這種方法對于電壓輸出分辨率較高的場合不能滿足準(zhǔn)確度要求。
[0009]采用手動校準(zhǔn)的方式調(diào)節(jié)輸出電壓，這種方式工作量大，并且校準(zhǔn)過程容易出錯，如果當(dāng)電源裝置批量生產(chǎn)的時候，手動校準(zhǔn)費時費力。
[0010]在通過DAC校準(zhǔn)輸出電壓時，往往需要外置一個電壓測量裝置，如萬用表或者六位半電壓計。這種方式在校準(zhǔn)時會額外增加測量儀器，增加了成本，且外置裝置測量電壓時，由于外置設(shè)備的分壓，導(dǎo)致測量電壓不準(zhǔn)確，直接影響校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種供電和調(diào)諧電源裝置的校準(zhǔn)方法。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0013]—種供電和調(diào)諧電源裝置的校準(zhǔn)方法，校準(zhǔn)系統(tǒng)包括供電和調(diào)諧電源裝置、計算機、程控多路開關(guān)，在電源裝置內(nèi)置AD電壓采集模塊，采用兩級數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC組合調(diào)節(jié)電源輸出電壓，通過粗調(diào)DAC調(diào)節(jié)電壓輸出范圍，通過精調(diào)DAC進行舍入誤差補償；
[0014]校準(zhǔn)過程中將電壓輸出劃分為多個輸出范圍，每一范圍內(nèi)進行分別校準(zhǔn);通過校準(zhǔn)多個點得到電壓、粗調(diào)DAC值N1、精調(diào)DAC值N2的數(shù)組{Vi，N1 i，N2i}，采用切比雪夫曲線擬合，可以得到一個曲線方程，通過曲線方程設(shè)置計算DAC值。
[0015]可選地，在曲線擬合過程中，單點采集采用兩級DAC組合調(diào)節(jié)，兩級DAC分別采用一個粗調(diào)DAC和一個精調(diào)DAC組合;粗調(diào)DAC處于主導(dǎo)地位，精調(diào)DAC是在粗調(diào)DAC的基礎(chǔ)上對粗調(diào)DAC的舍入誤差進行補償。
[0016]可選地，粗調(diào)DAC計算流程具體如下:
[0017]步驟(11)，要求輸出的電壓參數(shù)為V，首先校準(zhǔn)粗調(diào)DAC，在校準(zhǔn)之前先固定精調(diào)DAC值記為一固定值ExactN ；
[0018]步驟(12)，設(shè)粗調(diào)DAC校準(zhǔn)電壓分別為V?，校準(zhǔn)時調(diào)整粗調(diào)DAC，當(dāng)輸出電壓約等于Vi校時，記下DAC值CoarNl和對應(yīng)的實際電壓值CoarVl ；
[0019]步驟(13)，設(shè)粗調(diào)DAC校準(zhǔn)電壓分別為V2S，校準(zhǔn)時調(diào)整粗調(diào)DAC，當(dāng)輸出電壓約等于V啦時，記下DAC值CoarN2和對應(yīng)的實際電壓值CoarV2 ；
[0020]步驟(14)，按照CoarVl、CoarV2、CoarNl、CoarN2的線性關(guān)系計算粗調(diào)DAC值為N1，N1=(V-CoarVl)*(CoarN2-CoarNl)*(CoarV2-CoarVl)+CoarNl。
[0021 ] 可選地，精調(diào)DAC計算流程具體如下:
[0022]步驟(21)，在校準(zhǔn)之前先固定粗調(diào)DAC值記為一固定值CoarN;
[0023]步驟(22)，置精調(diào)ExactN為一固定值，在ExactN的基礎(chǔ)上，分別上下偏移固定偏移值offsetN，記(ExactN-offsetN)為ExacNl，對應(yīng)的電壓記為ExacVl ；
[0024]步驟(23)，(ExactN+off setN)為ExacN2，對應(yīng)的電壓記為ExacV2，計算出精調(diào)DAC的靈敏度系數(shù)S，其中，S=(ExacV2_ExacVl)/(ExacN2_ExacNl)，單位為(V/bit)；
[0025]步驟(24)，給定需要補償?shù)碾妷褐怠鱒和S，計算精調(diào)DAC的變化量，精調(diào)DAC最終值SN2 = ExactN+AV/S0
[0026]可選地，所述粗調(diào)DAC為16位。
[0027]可選地，所述精調(diào)DAC為12位。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:
[0029](1)傳統(tǒng)方法設(shè)置數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC調(diào)節(jié)輸出電源電壓，這種方法認(rèn)為電壓輸出和DAC值滿足一定的線性關(guān)系，而在實際上由于電壓輸出的范圍和環(huán)境的變化，這種線性關(guān)系并不嚴(yán)格成立。這種方法對于電壓輸出分辨率較高的場合不能滿足準(zhǔn)確度要求，本發(fā)明采用粗調(diào)和精調(diào)兩級數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC，粗調(diào)DAC處于主導(dǎo)地位，輸出電壓主要由其產(chǎn)生，精調(diào)DAC是在粗調(diào)DAC的基礎(chǔ)上對粗調(diào)DAC的舍入誤差進行補償，通過這種方法提高了輸出電壓準(zhǔn)確度。
[0030](2)采用手動校準(zhǔn)的方式調(diào)節(jié)輸出電壓，這種方式工作量大，并且校準(zhǔn)過程容易出錯，如果當(dāng)電源裝置批量生產(chǎn)的時候，手動校準(zhǔn)費時費力。本發(fā)明采用程控的方式，使儀器自動校準(zhǔn)，提高了工作效率，滿足大規(guī)模批量生產(chǎn)的要求。
[0031](3)在通過DAC校準(zhǔn)輸出電壓時，往往需要外置一個電壓測量裝置，如萬用表或者六位半電壓計。這種方式在校準(zhǔn)時會額外增加測量儀器，增加了成本，且外置裝置測量電壓時，由于外置設(shè)備的分壓，導(dǎo)致測量電壓不準(zhǔn)確，直接影響校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。本發(fā)明采用內(nèi)置的高精度AD采集、計算電壓，由于霍爾效應(yīng)，不會導(dǎo)致電壓分壓，采集的電壓準(zhǔn)確度高。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發(fā)明的校準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的電源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的粗調(diào)DAC計算流程圖；
[0036]圖4為本發(fā)明的精調(diào)DAC計算流程圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]供電和調(diào)諧電壓輸出的準(zhǔn)確度是電源的一個重要指標(biāo)，將直接影響被測器件輸出頻率，通過校準(zhǔn)可以提高電壓輸出準(zhǔn)確度。傳統(tǒng)方法中對電壓的校準(zhǔn)是通過手動方式，即通過選取一個電壓范圍中兩個端點的電壓值，通過手工不斷調(diào)整數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC值，使某一范圍的輸出電壓值滿足精度要求。如果系統(tǒng)的電壓輸出范圍較寬，通過校準(zhǔn)電壓輸出的兩個端點，由于輸出電壓的非線性會導(dǎo)致電壓輸出不滿足要求，如果將電壓范圍劃分為多段，就會增加校準(zhǔn)點數(shù)，這種方法在批量校準(zhǔn)條件下會增加巨大的工作量。
[0039]鑒于以上原因，本發(fā)明采用程控的方式，由校準(zhǔn)程序自動完成校準(zhǔn)過程。如圖1所示，本發(fā)明的校準(zhǔn)系統(tǒng)包括供電和調(diào)諧電源裝置、計算機、程控多路開關(guān)，電源裝置和計算機之間采用標(biāo)準(zhǔn)的SPI總線接口進行通訊，在電源裝置內(nèi)置AD電壓采集模塊，由于霍爾效應(yīng)，AD電壓采集模塊不會分壓，提高了電壓采集的準(zhǔn)確度，同時這種方案無需增加其它附加設(shè)備，便可以對多臺電源裝置進行自動校準(zhǔn)。
[0040]電源裝置主要功能是為外部被測器件，例如VC0，YT0等調(diào)諧振蕩器提供供電和調(diào)諧電源。對于高精度的振蕩器測試需求，要求電源應(yīng)該滿足較低的相位噪聲和很高的輸出分辨率，本發(fā)明電源裝置的原理框圖如圖2所示，采用兩級數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC組合調(diào)節(jié)電源輸出電壓的設(shè)計方法，通過粗調(diào)DAC調(diào)節(jié)電壓輸出范圍，通過精調(diào)DAC進行舍入誤差補償，通過粗調(diào)DAC和精調(diào)DAC組合使最終輸出電壓滿足高精度要求。
[0041]電源輸出分為兩級，分別為供電電壓輸出和調(diào)諧電壓輸出。輸入電源經(jīng)電感和電容濾波后提供給DC-DC