2)管耗Pc
Pc=(2/Rl)(Ec·Uom/π-Uom2/4)=Po〔(4/π)·Ec/Uom-1〕
式中:Ec——电源电压。
3)效率η
η=(π/4)·Uom/Ec
显见,如果Ec恒定,为了获得相同的输出功率,输出电压幅度减小,管耗增大,特别是极限情况下,例如电源电压是输出电压的十倍时,效率仅0.078根本就输不出功率,即使能输出,也没有这样的功放器件可供选用。
为解决上述问题,采取了电源电压Ec与输出电压幅度Uom的同步跟随技术,如图4所示。如果基本满足Ec≈Uom的条件,则η≈0.78,Pc≈0.27Po。其功率的效率能始终保持较高值,且管耗仅与输出功率有关,不至于出现输出电压降低,放大器功耗增加的现象,从而有效防止功放因过热而损坏。
图4 电源电压与输出电压幅度关系图
采用供电电源的自动调整及功率合成技术,最大限度地解决了降低功率放大器件的功耗和增大输出功率的相互制约问题。但功率合成一直是大功率输出的一大难题,经反复试验,采用图5所示的功率合成原理,有效地解决了这一问题。由于主功率放大与从功率放大的输出电压大小与相位完全一致,实现了两功放输出电流的直接相加,最终形成了多功放的功率的合成。图5仅列举了两功率的合成情况,多功放合成的原理也完全一致。
图5 多功放的功率合成
4.4 过载保护
1)总线与模块的隔离为了保证计算机与模块绝对隔离,而采用光电耦合技术,但要特别注意的是总线与模块的GND1与GND2绝对不能共地(见图6)。
图6 光电耦合隔离电路
2)过载保护电路一般电源的电流检测都是利用电阻串联的方法来完成的,在检测电流较大时会严重影响电路的正常工作及电源精度。而采用新型器件MAX471进行电流的检测可以解决上述问题。具体电路如图7所示。当RS+流向RS-的电流为
图7 MAX417构成的电流检测电路
5 结语
本文介绍的程控三相精密线性功率源的设计方法,是各种技术有机的融合,不但解决了三相正弦波的产生、功率放大及合成、过流保护等问题,而且实际产生的三相电压具有波形好、频率调节方便、可靠性高等特点。实验证明其三相不对称度≤002°。根据该设计制做的系列三相正弦波信号模块已用于某大型自动测试设备,工作稳定可靠。