一種直流穩(wěn)壓電源自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一種直流穩(wěn)壓電源自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)1．引言直流穩(wěn)壓電源被廣泛的應(yīng)用于電子產(chǎn)品生產(chǎn)線、實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)控制和信息通訊等領(lǐng)域，其輸出電壓品質(zhì)的好壞直接影響到整個系統(tǒng)的工作性能。在日常使用過程中。引起輸出電壓變化的最主要因素有兩個：一是由上游輸入電壓的變化引起的；另一個是由輸出電流的變化(由于負(fù)載變化)引起的。一般來說，穩(wěn)壓電源的沒計(jì)首先要考慮輸入電壓和負(fù)載這兩個因素．也就是說直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)定電壓的能力首先要看輸入電壓的變化和負(fù)載變化引起的輸出電壓的變化被限制到多小的程度。衡量這個程度的指標(biāo)一般被稱作質(zhì)量指標(biāo)。

主要包括以下幾個方面的參數(shù)：

(1)電壓調(diào)整率SD；

(2)負(fù)載調(diào)整率St；

(3)輸出電阻Ro；

(4)紋波系數(shù)y；

(5)恢復(fù)時間△t；

(6)峰值電壓UP。本文提出一種基于FPGA、高速A/D、D/A以及上位機(jī)軟件組成的直流穩(wěn)壓電源自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，可以實(shí)現(xiàn)快速榆測直流穩(wěn)壓電源以上幾方面的參數(shù)。在簡要介紹系統(tǒng)的組成、功能、工作原理以及所用到的主要元器件的基礎(chǔ)上．重點(diǎn)探討了系統(tǒng)軟硬件的實(shí)現(xiàn)方案。2．系統(tǒng)功能和工作原理介紹該系統(tǒng)的主要測試對象是額定輸出電壓最大為30V．額定輸出電流最大為1OA的小功率直流穩(wěn)壓電源．系統(tǒng)設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。2．1系統(tǒng)功能該系統(tǒng)主要功能包括：

(1)對象功能測試：該系統(tǒng)能夠提供被測電源正常工作的虛擬工作環(huán)境(包括輸入電源和模擬負(fù)載)，并能在該環(huán)境下完成幫機(jī)測試；

(2)系統(tǒng)管理：該系統(tǒng)能根據(jù)測試要求自動生成測試程序并控制測試自動進(jìn)行，最后自動給出測試報告：

(3)數(shù)據(jù)庫管理：采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)．由測試流程讀取配置數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)．配骨測試儀器．進(jìn)行相應(yīng)的測試，然后將測試結(jié)果保存到測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫當(dāng)中：

(4)模擬顯示：該系統(tǒng)具有交互圖形顯示界面，對測試程序生成、測試流程、測試過程中的提示信息以及產(chǎn)生的實(shí)時數(shù)據(jù)、測試結(jié)果等都能進(jìn)行實(shí)時顯示，并能提供報警信息。2．2系統(tǒng)工作原理該系統(tǒng)的工作原理是：上位機(jī)通過并行接口將配置數(shù)據(jù)送人數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換和控制模塊；該模塊首先進(jìn)行自檢，若自檢無誤，系統(tǒng)將根據(jù)已經(jīng)設(shè)置好的流程開始自動測試。同時實(shí)時采集被測電源的輸出電壓和電流，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字送量到上位機(jī)；測試完成后．上位機(jī)對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，自動生成測試報告．并建立被測電源的測試數(shù)據(jù)庫。3．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源自動測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。系統(tǒng)由上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換和控制模塊、源電壓調(diào)整裝置以及模擬負(fù)載組成。其中。上位機(jī)是系統(tǒng)的信息和任務(wù)調(diào)度中心，主要完成系統(tǒng)管理、測試程序生成、測試控制、測試結(jié)果分析等功能．并且能顯示測試進(jìn)程和測試結(jié)果。3．1數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換與控制模塊數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換和控制模塊圖1喜流穩(wěn)壓電源自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖主要由FPGA、CPLD以及其外圍電路，A／D轉(zhuǎn)換電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，信號調(diào)理電路和各種接口電路構(gòu)成。該模塊的系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖2所示。3．1．1XC2S100-TQ144型FPGA芯片

Spartan-II系列XC2S100—TQ144型FPGA由美國Xilinx公司生產(chǎn)，它可以為用戶提供良好的忭能、大量的邏輯資源和豐富的特性設(shè)置。它的內(nèi)核電壓為2．5V，邏輯門密度為100000系統(tǒng)門，用戶IO數(shù)量為92個，支持200MHz以上的工作頻率，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由可配置邏輯模塊(CLB)、用戶可編程I/O(IOB)、BIockRAM、數(shù)字延遲鎖相環(huán)(DLL)組成。其中，CLB用于實(shí)現(xiàn)FPGA的絕大部分邏輯功能；1OB用于提供封裝引腳與內(nèi)部邏輯之問的接口；BIockRAM用于實(shí)現(xiàn)FPGA內(nèi)部的隨機(jī)存取，它可配置為RAM、雙口RAM、FIFO等隨機(jī)存儲器；DLL用于提供靈活的時鐘管理功能。Spartan-II系列FPGA是基于RAM工藝的．在掉電后本身不能保存信息，需要一個外置存儲芯片來保存其信息．可以選用一片XC95144XL型CPLD來代替成本較高的專用PROM，此外