《电子技术应用》
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一种模拟3 V锂电池供电的DC-DC设计
2020年电子技术应用第9期
杜培德,李晓露,朱文锦,周盛涛,褚祝军,李亚情
北方夜视技术股份有限公司,云南 昆明650223
摘要: 微光像增强器采用3 V锂电池供电,随着电池电压下降,直流工作点变化或调整可能引起其内部高压电源输出异常,导致像管出现闪烁、熄灭或高亮等故障。通常使用具有“电池模拟功能”的直流电源进行供电特性验证,该类设备功率大,功能多,价格也昂贵,像增强器功率小,若采用这种设备则利用率低以至于研发成本高。基于恒流源控制LDO输出,设计一种模拟1.4 V~3.4 V锂电池充放电的DC-DC电路,经仿真和实测验证,输出电压能够线性上升或下降且速率可在数十毫秒至数小时内可调,具备模拟电池供电功能,该电路成本较低,其改进线路还可用于其它领域功率产品作直流扫描分析验证。
中图分类号: TN22
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200299
中文引用格式: 杜培德,李晓露,朱文锦,等. 一种模拟3 V锂电池供电的DC-DC设计[J].电子技术应用,2020,46(9):47-50.
英文引用格式: Du Peide,Li Xiaolu,Zhu Wenjin,et al. DC-DC design of simulating 3 V lithium battery power supply[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(9):47-50.
DC-DC design of simulating 3 V lithium battery power supply
Du Peide,Li Xiaolu,Zhu Wenjin,Zhou Shengtao,Chu Zhujun,Li Yaqing
North Night Vision Technology Co.,Ltd.,Kunming 650217,China
Abstract: The image intensifier is usually powered by 3 V lithium batteries, as the battery voltage dropping, the change or adjustment of DC bias point may lead the internal high-voltage power supply output to be abnormal, which may cause the image tube to flicker, extinguish or highlight. Generally, the power supply characteristics of image intensifier is verified using a DC power supply with "Battery Simulating Function". This equipment has high power, multi functions and high price. The image intensifier needs little power, if the equipment is used, the utilization of the equipment will be so low that cause high cost of R&D. Based on the constant current source controlling LDO output, a DC-DC circuit which could simulate charging and discharging of 1.4 V~3.4 V batteries was designed. Software simulation and actual test results verified the output voltage can rise or fall linearly, and the rate could be adjusted in tens of milliseconds to hours. The function of simulating battery power supply is achieved. This circuit has low cost and its improved circuit can also be used for DC sweep analysis of power products in other applications.
Key words : simulating battery power supply; constant current source control; DC sweep analysis; image intensifier

0 引言

    微光像增强器是将目标物体反射的极弱光线通过阴极光电转换、微通道板电子倍增和荧光屏电光转换实现图像再现和亮度增强的成像器件[1],主要由高压电源和像增强管构成,具有体积小、重量轻、成像清晰易辨识等特点,广泛用于观察镜、头盔、枪瞄等光电设备中。这类光电设备大多采用锂电池供电,通常电压范围1.4 V~3.4 V,电池的特性是输出电压会随用电时间下降,此时高压电源内部进行前端DC-DC稳压或线性稳压调整以稳定各路高压输出[2]。由于直流工作点的变化或调整,高压输出可能在某个输入电压点或范围时发生波动或自激,可能导致像管出现闪烁、熄灭、高亮等异常现象。因此,研发产品时必须进行电池供电特性验证。

    微光像增强器的功耗为数十毫瓦,常规AA电池容量为数百至上千毫安时,若使用电池验证则需数十小时,耗时费力。在电池两端并联额外的负载可以加快放电,但放电速率不易控制,难以精确验证不同放电速率时的供电稳定性。目前,具有“电池特性模拟”功能的直流电源能够设置输出阻抗,可模拟电池充、放电特性,输出功率大,功能丰富,但价格昂贵,如ITECH公司的IT6400序列电源[3]。微光像增强器所需功率很小,若采购这类设备使用,则其利用率低以至于研发成本很高。

    本文基于恒流源控制线性稳压器(LDO),设计一种输出电压线性上升或下降,且速率能从数十毫秒至数小时可调的DC-DC电路,能够模拟1.4 V~3.4 V电池充放电特性,电路构成相对简单,成本低,其改进线路还可用于其他功率大的电路进行直流扫描分析(DC Sweep)验证,实用价值明显。




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作者信息:

杜培德,李晓露,朱文锦,周盛涛,褚祝军,李亚情

(北方夜视技术股份有限公司,云南 昆明650223)

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