《電子技術應用》
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一種模擬3 V鋰電池供電的DC-DC設計
2020年電子技術應用第9期
杜培德，李曉露，朱文錦，周盛濤，褚祝軍，李亞情
北方夜視技術股份有限公司，云南 昆明650223
摘要： 微光像增強器采用3 V鋰電池供電，隨著電池電壓下降，直流工作點變化或調(diào)整可能引起其內(nèi)部高壓電源輸出異常，導致像管出現(xiàn)閃爍、熄滅或高亮等故障。通常使用具有“電池模擬功能”的直流電源進行供電特性驗證，該類設備功率大，功能多，價格也昂貴，像增強器功率小，若采用這種設備則利用率低以至于研發(fā)成本高?；诤懔髟纯刂芁DO輸出，設計一種模擬1.4 V~3.4 V鋰電池充放電的DC-DC電路，經(jīng)仿真和實測驗證，輸出電壓能夠線性上升或下降且速率可在數(shù)十毫秒至數(shù)小時內(nèi)可調(diào)，具備模擬電池供電功能，該電路成本較低，其改進線路還可用于其它領域功率產(chǎn)品作直流掃描分析驗證。
中圖分類號： TN22
文獻標識碼： 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設計[J].電子技術應用，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

    微光像增強器是將目標物體反射的極弱光線通過陰極光電轉(zhuǎn)換、微通道板電子倍增和熒光屏電光轉(zhuǎn)換實現(xiàn)圖像再現(xiàn)和亮度增強的成像器件[1]，主要由高壓電源和像增強管構成，具有體積小、重量輕、成像清晰易辨識等特點，廣泛用于觀察鏡、頭盔、槍瞄等光電設備中。這類光電設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隨用電時間下降，此時高壓電源內(nèi)部進行前端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]。由于直流工作點的變化或調(diào)整，高壓輸出可能在某個輸入電壓點或范圍時發(fā)生波動或自激，可能導致像管出現(xiàn)閃爍、熄滅、高亮等異常現(xiàn)象。因此，研發(fā)產(chǎn)品時必須進行電池供電特性驗證。

    微光像增強器的功耗為數(shù)十毫瓦，常規(guī)AA電池容量為數(shù)百至上千毫安時，若使用電池驗證則需數(shù)十小時，耗時費力。在電池兩端并聯(lián)額外的負載可以加快放電，但放電速率不易控制，難以精確驗證不同放電速率時的供電穩(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，但價格昂貴，如ITECH公司的IT6400序列電源[3]。微光像增強器所需功率很小，若采購這類設備使用，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)，設計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，電路構成相對簡單，成本低，其改進線路還可用于其他功率大的電路進行直流掃描分析(DC Sweep)驗證，實用價值明顯。




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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

(北方夜視技術股份有限公司，云南 昆明650223)

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