直流稳压电源被广泛的应用于电子产物生产线、实验室、工业控制和信息通讯等范畴,其输出电压品质的优劣直接影响到整个系统的工作性能。在日常使用过程中。引起输出电压厘革的最主要因素有两个:一是由上游输入电压的变化引起的;另一个是由输出电流的变化(由于负载变化)引起的。一般来说,稳压电源的没计首先要思量输入电压和负载这两个因素.也就是说直流稳压电源稳定电压的能力首先要看输入电压的变化和负载变化引起的输出电压的变化被限制到多小的水平。权衡这个程度的指标一般被称作质量指标。主要包罗以下几个方面的参数: 本京电港论坛文章提出一种{方案}FPGA、高速A/D、D/A以及上位机软件组成的直流稳压电源自动测试系统设计方案,可以实现快速榆测直流稳压电源以上几方面的参数。在扼要先容系统的组成、功能、工作原理以及所用到的主要元器件的底子上.重点探讨了系统软硬件的实现方案。 2.系统功能和工作原理介绍该系统的主要测试对象是额定输出电压最大为30V.额定输出电流最大为1OA的小功坦白流稳压电源.系统设计严格按照有关国家尺度举行。 2.1系统功能该系统主要功能包括: 2.2系统工作原理该系统的工作原理是:上位机通过并行接口将配置数据送人数据收罗转换和控制模块;该模块首先进行自检,若自检无误,系统将根据已经设置好的流程开始自动测试。同时实时采集被测电源的输出电压和电流,并将其转换成数字送量到上位机;测试完成后.上位机对测试数据进行分析、盘算,自动生成测试报告.并创建被测电源的测试数据库。 3.系统硬件设计直流稳压电源自动测试系统的布局框架图如图1{京电港论坛}所示。系统由上位机、数据采集转换和控制模块、源电压调整装置以及模拟负载组成。 其中。上位机是系统的信息和任务调理中心,主要完成系统管理、测试程序生成、测试控制、测试结果分析等功能.而且能显示测试历程和测试结果。 3.1数据采集转换与控制模块数据采集转换和控制模块图1喜流稳压电源自动测试系统结构框图主要由FPGA、CPLD以及其外围电路,A/D转换电路,D/A转换电路,信号调治电路和各种接口电路构成。该模块的系统构成框图如图2{京电港论坛}所示。 3.1.1 XC2S100-TQ144型FPGA芯片 其中,CLB用于实现FPGA的绝大部门逻辑功能;1OB用于提供封装引脚与内部逻辑之问的接口;BIockRAM用于实现FPGA内部的随机存取,它可配置为RAM、双口RAM、FIFO等随机存储器;DLL用于提供机动的时钟管理功能。 Spartan-II系列FPGA是基于RAM工艺的.在掉电后自己不能保存信息,需要一个外置存储芯片来保存其信息.可以选用一片XC95144XL型CPLD来取代资本较高的专用PROM,别的CPLD在这里另有电平转换功能。模块上电后.CPLD将配置数据载人到FPGA的内部静态存储单位里来完成对FPGA的定制,存储在这些单元的配置数据决定了FPGA里的逻辑功能和互联。 3.1.2 A/D转换 系统选用TI公司生产的ADS850Y型A/D转换器来采样被测电源的输出电压。它具有14位分辨率、10MSPs转换速率,功耗低。只有250mW,还具有自校准功能,动态输人频带宽,转换噪声低,非常适合于CCD扫描成像、红外成像以及数字信号测试仪器仪表的信号采集。系统在测试过程中的各个差别阶段和根据不同的测试要求.可以灵活选择不同的采样速率,范围在lK-10MHz之间。该芯片的转换精度和采样速率可以满足目前大部分高精度直流稳压电源的品质参数测试。也能满足对直流稳压电源瞬态响应的测试。 此外。该系统选用AD1674来采集负载电流值。AD1674是美国AD公司推出的一种12位带并行微机接口的逐次迫近型模,数转换芯片。该芯片内部白带采样保持器(SHA)、10伏基准电压源、时钟源以及可和微处理器总线直接接口的暂存,三态输出缓冲器。具有12位的转换精度和100KSPS的采样速率。 为了包管对A/D采集转换得到的数据进行实时存储和传输,在FPGA内部配置两块RAM分别作为静态RAM的输入、输出缓冲区。作为静态RAM读写双口控制器,前者吸收A/D转换传过来数据流.经处理后写入到静态RAM,后者读取静态RAM中数据,通过并行接口总线送给上位机。 D/A转换电路的功能是给电子负载一个参考电压.用来调治省经电子负载的被测电源输出电流的巨细.使被测电源的输出电流根据测试需要变化。 本系统选用了美国Burr―Brown公司生产的DAC900U数模转换器。该芯片具有10位的分辨率和165MHz的输出更新速率,其独立输出的电流可达20mA。将DAC900U与FPGA毗连,形成高速数模转换电路,为电子负载提供高质量的给定信号。 3.1.4开关量输出部分 3.1.5信号调理部分 电压信号的调理是采用电阻分压原理把原始的电压信号转换成满足加转换器幅值要求的电压信号,再由差动放大器进入加转换器。 电流信号调理是采用电流传感器将强电流信号转换成弱电流信号,再使用电阻把此弱电流信号转换成满足A/D转换器幅值要求的电压信号。经过运算放大器构成的电压跟随器进入A/D转换器,从而完成信号范例、幅值的转换。 3.1.6通信接口 3.2源电压调整电路源电压调整电路主要由大功率可调电阻和变压器组成.原理示意图如图3{京电港论坛}所示。FPGA输出的开关量信号。控制固态继电器周期通断。使变压器输生产生198V一220V一242V阶跃变化的方波。 3.3模拟负载模拟负载可采用通用电子负载,具备可编程周期变化功能。在测试过程中.电子负载处于恒流工作方式。其等效原理图如图4{京电港论坛}所示。图中R是固定电阻.当D/A转换芯片输出的电压值稳定时,回路中的电流就维持在一个恒定的值上.与U值无关,若要改变回路中电流的大小.只要调整D/A的输出电压即可。 4.系统软件设计直流稳压电源自动测试系统软件与硬件有机联合。构乐成能完整的测试系统。 4.1开辟工具简介本系统软件由面向对象的可视化程序设计语言VB6.O开发。它具有开发速度快、易于调试与运行可靠等优点,特别是它内置了许多用于开发所数据库应用程序的专业化支持。该软件中与配景数据库的连接使用了AcTIveX Data Objects(ADO)技术,ADO技术实际是一种提供访问各种数据类型的连接机制,它被实现为OLEDB之上的一个薄层,这使得ADO可以有更快的访问速度,更易使用,同时也更节流了资源。 4.2系统软件结构系统软件结构如图5{京电港论坛}所示,主要有数据库管理程序、系统测试程序、数据库和辅助程序等部分构成。 数据库管理程序包括测试系统参数配置、被测电源参数注册、数据存储、数据库维护、数据查询、报表打印、图形显示等模块。这些模块主要完成对数据库的利用和管理功能。 系统测试程序包括自检和校准、测试执行控制、数据采集、虚拟仪表实时显示、测试结果分析、与下位机通信程序等。根据系统参数配置和被浏电源的一些参数生成测试方案.通过通信接口控制系统硬件进行测试。并且实时监控测试过程,测试完成后进行结果分析,给出测试报告。 辅助程序包括资助文档和关于软件。 5.竣事语本文提出的直流稳压电源自动测试系统设计方案,以FPGA为控制焦点部件.可以快速、准确、规范的测试直流稳压电源的品质参数和瞬态响应特性。相对于传统的检测手段,节省了测试时间,减轻了操作强度。此外,该系统具有精度高、人机界面友好、自动化程度高、使用方便可靠,成本低等特点,很适适用户在生产使用过程中对直流稳压电源品质参数和瞬态响应特性进行快速检测。 技术资料出处:网络整理 |