雙通道多載波系統(tǒng)電源調(diào)節(jié)技術(shù)

劉志芳，薛金水，周 衛(wèi)，伍銀波

(1.廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510520；2.廣東技術(shù)師范大學(xué)，廣東 廣州510665)

高性能雙通道TBS監(jiān)控系統(tǒng)平臺采用ARM+Linux架構(gòu)的M63監(jiān)控平臺，本地支持USB調(diào)測和一個網(wǎng)口UDP調(diào)測。監(jiān)控單元要求能通過Vtrim端子控制輸出給功放的電源電壓，調(diào)節(jié)電源電壓。本文應(yīng)用的多載波基站延伸系統(tǒng)產(chǎn)品是在第二代M63雙功放監(jiān)控平臺的基礎(chǔ)上進行的功能增加。

1 電源調(diào)節(jié)電路設(shè)計

根據(jù)對電源電壓可調(diào)功能的闡述，設(shè)計方案主要解決三個問題：(1)Vtrim控制電壓輸出；(2)檢測監(jiān)控單元供電電壓值；(3)Vtrim電壓不可控處理。

(1)Vtrim控制電壓輸出

Vtrim控制電壓是由ARM經(jīng)過10位TLV5608的DAC輸出電壓，然后接一個電壓跟隨器，經(jīng)過鉗位電路將輸出控制電壓范圍固定為0～3.3 V。其原理圖如圖1所示。

圖1 10位DAC輸出電壓控制電路

(2)檢測監(jiān)控單元供電電壓值

監(jiān)控單元電源電壓的檢測參考電池電壓的檢測方法，原理圖如圖2所示，電阻R241，R201，R196都必須選擇精密電阻，以保證誤差在±0.2 V之內(nèi)。

圖2 電源電壓ADC檢測電路

(3)Vtrim電壓不可控處理

采用10位TLV5608芯片實現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換，參考電壓為5 V。如圖3所示，該芯片第一次上電輸出為0，因此避免了第一次上電不可控問題。

圖3 DAC5608輸出

2 軟件設(shè)計

因為控制對象(即電源模塊)為線性模型，可直接根據(jù)模型進行控制。需要考慮既能夠保障電源電壓調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，又能處理異常情況。具體思路如下：

(1)電源模塊調(diào)節(jié)輸出電壓在OMT上顯示；

(2)OMT的電源01輸出電壓顯示范圍為28 V～32 V，低于該范圍顯示--，高于該范圍顯示++；

(3)電源掉電時，OMT電源01輸出電壓顯示**；

(4)監(jiān)控主機單元復(fù)位時，不調(diào)節(jié)電源模塊；

(5)檢測到電源掉電或電源故障告警態(tài)時，立即設(shè)置Vtrim值，保證電源模塊輸出電壓為28.5 V；

(6)電源故障告警恢復(fù)后，系統(tǒng)1分鐘內(nèi)就開始訓(xùn)練，不需要等到5分鐘才訓(xùn)練；

(7)檢測到電源掉電告警或電源故障告警恢復(fù)時，系統(tǒng)有3次電源模塊調(diào)節(jié)機會，若不成功，則系統(tǒng)旁路且3分鐘后上報電源故障告警；

(8)電源模塊輸出電壓的控制精度為±0.2 V，調(diào)節(jié)時間為1 s。

程序流程圖如圖4所示。

3 輸出電壓分析

輸出調(diào)整特性如表1所示。

當(dāng)電源開機時，電源的默認輸出電壓為28.5 V，此時電源監(jiān)控的Utrim端無外接電壓，有外接電壓時，輸出電壓見表2，計算公式為Uout= 1.453Utrim+28.5 V，輸出電壓容差為±0.5 V。其中Utrim為監(jiān)控主機輸出控制電源模塊的電壓。Uout電源模塊輸出給功放及監(jiān)控單元供電電壓。

表1 輸出調(diào)整率特性表

表2 輸出電壓對應(yīng)表

圖4 電源調(diào)節(jié)流程圖

輸出電壓原理如下：首先，從機監(jiān)控單元設(shè)定好電源模塊要輸出的電壓值，如功放要求電源模塊要輸出30 V電壓，從機監(jiān)控單元在程序中固化為30 V；然后，主機監(jiān)控單元通過RS485輪詢讀取到功放要求電源模塊設(shè)定值，即30 V；其次，按照上述電源規(guī)格說明書換算公式，計算出監(jiān)控主機單元續(xù)輸出控電源模塊的電壓Utrim；最后，電源模塊根據(jù)其特性輸出Uout。原理框圖如圖5所示。

圖5 電源調(diào)節(jié)流程圖