[发明专利]一种基于锁相放大算法的高压电源纹波测量分析系统

说明书

本发明公开了一种基于锁相放大算法的高压电源纹波测量分析系统，包括高压输入电路、隔直放大电路、滤波增益补偿电路、模数转换电路、数字信号处理电路；所述的高压输入电路，用于接入待测高压电源的信号，并为高压电源提供不同的负载；所述的隔直放大电路，用于隔离直流高压，并将交流纹波放大；所述的滤波增益补偿电路，用于对放大后的交流纹波采集得到的模拟纹波信号进行频带限制；所述的模数转换电路，用于将滤波增益补偿电路所采集的模拟纹波信号转换为数字信号；所述的数字信号处理电路，采用基于锁相放大算法对得到的数字信号进行采集和处理。本发明能对于精密高压电压源的纹波情况进行精确的分析，为精密高压电压源的设计及改进提供测量依据。

技术领域

本发明涉及精密电源测试技术领域，更具体的，涉及一种基于锁相放大算法的高压电源纹波测量分析系统。

背景技术

电源在电子系统中是非常重要的组成部分，对于精密电子系统，要求电源的纹波必须控制在不影响电路正常工作的范围，因而在设计电源时，我们需要对其纹波情况进行精确地测量与评估。

电源纹波产生的主要来源主要包括以下几种：一是电源中可能存在的开关管开关所产生的周期性开关噪声，电容电感在开关管的作用下进行充放电将产生周期性的输出电压波动；二是前级可能引入的工频噪声，这是由于室内高强度的工频电磁场可能会引入的噪声，也可能直接通过前级的整流电路直接进入后级的电路中；三是电压电流反馈环路有可能引入特定频率的纹波，这种纹波与反馈环路的响应速度有关，频率不会太高。

总结以上几种主要的开关电源纹波产生的机理，我们需要针对纹波测量系统，通过模拟滤波和数字滤波等方式，将测量频宽限制在低频-20MHz左右，这种频带的限制可以在尽可能还原纹波的信息的情况下，减少空间内发射的电磁噪声对于测量系统的干扰，从而尽可能准确地还原电源的纹波情况。

在精密高压电源的设计中，对于纹波的要求较高。在相对较高的工作电压下，纹波应远小于传统电源的纹波(纹波峰峰值小于等于1mV的量级)，对于此类高压高精度的开关电源。如中国专利公开号：CN 108549039 A，公开日： 2018.09.18，公开了一种开关电源纹波测量电路，本发明涉及一种开关电源纹波测量电路，使用高速比较器和高精度DAC，实现了高频情况下的高精度纹波测量，控制器通过检测高速比较器输出脉冲信号的有无及宽度，判定DAC的输出值与纹波信号峰值或谷值的关系，并据此调整DAC的输出，当控制器恰好检测不到比较器的脉冲信号时，得到纹波信号的峰值或谷值，将二者相减得到纹波电压值。

传统的检测手段难以满足纹波的测量需求，且纹波的波形特征在一定程度上能反映出电源设计中存在着何种不足，因而构建一种针对高压低幅值纹波测量与分析的系统，在很大程度上能反向指导精密电源设计的改进方向。

发明内容

本发明为了解决传统的检测手段难以满足纹波的测量需求的问题，提供了一种基于锁相放大算法的高压电源纹波测量分析系统，其能对于精密高压电压源的纹波情况进行精确的分析，从而为精密高压电压源的设计及改进提供测量依据。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种基于锁相放大算法的高压电源纹波测量分析系统，所述的高压电源纹波分析系统包括高压输入电路、隔直放大电路、滤波增益补偿电路、模数转换电路、数字信号处理电路；其中，

所述的高压输入电路，用于接入待测高压电源的信号，并为高压电源提供不同的负载，实现对不同负载下的纹波特性测量；

所述的隔直放大电路，用于隔离直流高压，并将交流纹波放大；

所述的滤波增益补偿电路，用于对放大后的交流纹波采集得到的模拟纹波信号进行频带限制；

所述的模数转换电路，用于将滤波增益补偿电路所采集的模拟纹波信号转换为数字信号；

所述的数字信号处理电路，采用基于锁相放大算法对得到的数字信号进行采集和处理，并将采集到的数字信号的频带进一步限制。