《電子技術(shù)應(yīng)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。
中圖分類號(hào)： TN22
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200299
中文引用格式： 杜培德，李曉露，朱文錦，等. 一種模擬3 V鋰電池供電的DC-DC設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)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

    微光像增強(qiáng)器是將目標(biāo)物體反射的極弱光線通過(guò)陰極光電轉(zhuǎn)換、微通道板電子倍增和熒光屏電光轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)圖像再現(xiàn)和亮度增強(qiáng)的成像器件[1]，主要由高壓電源和像增強(qiáng)管構(gòu)成，具有體積小、重量輕、成像清晰易辨識(shí)等特點(diǎn)，廣泛用于觀察鏡、頭盔、槍瞄等光電設(shè)備中。這類光電設(shè)備大多采用鋰電池供電，通常電壓范圍1.4 V~3.4 V，電池的特性是輸出電壓會(huì)隨用電時(shí)間下降，此時(shí)高壓電源內(nèi)部進(jìn)行前端DC-DC穩(wěn)壓或線性穩(wěn)壓調(diào)整以穩(wěn)定各路高壓輸出[2]。由于直流工作點(diǎn)的變化或調(diào)整，高壓輸出可能在某個(gè)輸入電壓點(diǎn)或范圍時(shí)發(fā)生波動(dòng)或自激，可能導(dǎo)致像管出現(xiàn)閃爍、熄滅、高亮等異常現(xiàn)象。因此，研發(fā)產(chǎn)品時(shí)必須進(jìn)行電池供電特性驗(yàn)證。

    微光像增強(qiáng)器的功耗為數(shù)十毫瓦，常規(guī)AA電池容量為數(shù)百至上千毫安時(shí)，若使用電池驗(yàn)證則需數(shù)十小時(shí)，耗時(shí)費(fèi)力。在電池兩端并聯(lián)額外的負(fù)載可以加快放電，但放電速率不易控制，難以精確驗(yàn)證不同放電速率時(shí)的供電穩(wěn)定性。目前，具有“電池特性模擬”功能的直流電源能夠設(shè)置輸出阻抗，可模擬電池充、放電特性，輸出功率大，功能豐富，但價(jià)格昂貴，如ITECH公司的IT6400序列電源[3]。微光像增強(qiáng)器所需功率很小，若采購(gòu)這類設(shè)備使用，則其利用率低以至于研發(fā)成本很高。

    本文基于恒流源控制線性穩(wěn)壓器(LDO)，設(shè)計(jì)一種輸出電壓線性上升或下降，且速率能從數(shù)十毫秒至數(shù)小時(shí)可調(diào)的DC-DC電路，能夠模擬1.4 V~3.4 V電池充放電特性，電路構(gòu)成相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低，其改進(jìn)線路還可用于其他功率大的電路進(jìn)行直流掃描分析(DC Sweep)驗(yàn)證，實(shí)用價(jià)值明顯。




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作者信息:

杜培德，李曉露，朱文錦，周盛濤，褚祝軍，李亞情

(北方夜視技術(shù)股份有限公司，云南 昆明650223)

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