AC/DC與DC/DC電源模塊虛擬測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

概述了電源模塊虛擬測(cè)試系統(tǒng)的組成和功能，并對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，包括程控交流源、程控直流源、電子負(fù)載、雙路測(cè)試盒以及系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。最后說(shuō)明了系統(tǒng)的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電源模塊；虛擬儀器；測(cè)量；光電隔離器

0 引言

近幾年來(lái)，隨著對(duì)電源產(chǎn)品多樣性和復(fù)雜性的要求的加大，如何科學(xué)而快速地檢測(cè)其性能和指標(biāo)成了一大難題。原來(lái)的手動(dòng)測(cè)量方式已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)廠家和用戶(hù)的要求，測(cè)試自動(dòng)化成為電源模塊測(cè)試追求的目標(biāo)[1]。

隨著虛擬儀器技術(shù)和計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，使在傳統(tǒng)的電源測(cè)試領(lǐng)域引入計(jì)算機(jī)虛擬測(cè)試技術(shù)成為可能。我們根據(jù)市場(chǎng)的需求，設(shè)計(jì)了新型的電源測(cè)試儀器，它使用以數(shù)字調(diào)整和計(jì)算機(jī)分析為主的虛擬測(cè)量方法，替代原來(lái)的模擬測(cè)量方式，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、快速地測(cè)量電源產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)，并能做出各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

1 系統(tǒng)組成和功能

根據(jù)測(cè)試要求，系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)主機(jī)、數(shù)據(jù)采集和控制卡、程控交流源、程控直流源、4路電子負(fù)載、電源測(cè)試盒和一些附屬電路組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)可以測(cè)試電源模塊的輸出電壓、源效應(yīng)（電壓調(diào)整率）、負(fù)載效應(yīng)（電流調(diào)整率）、效率、紋波，還可以測(cè)試模塊是否具有過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)的功能。

系統(tǒng)可以創(chuàng)建電源模塊數(shù)據(jù)庫(kù)，可以存儲(chǔ)模塊數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行模塊刪除，并可以對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)行打印。系統(tǒng)還具有雙通道測(cè)試夾具以提高測(cè)試速度。

2 系統(tǒng)各個(gè)部分的設(shè)計(jì)

2.1 程控交流源的設(shè)計(jì)

程控交流源的功能是根據(jù)電源模塊對(duì)輸入電源的要求輸出交流電壓。系統(tǒng)采用自耦變壓器方式輸出需要的各路電壓。變壓器輸入為AC220V，各組輸出采用繼電器切換的方式獲得需要的各路電壓。各個(gè)繼電器的開(kāi)、關(guān)信號(hào)由計(jì)算機(jī)通過(guò)控制接口板的I/O口進(jìn)行控制。

在電源的輸出端安裝交流電壓測(cè)試模塊和有功功率測(cè)試模塊，分別測(cè)試交流源的輸出電壓和輸出功率，把采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為低電壓的直流電壓信號(hào)，并通過(guò)A/D口送入計(jì)算機(jī)顯示并與所需要的數(shù)值進(jìn)行比較。如果信號(hào)比標(biāo)準(zhǔn)值大，說(shuō)明電源輸出的電壓或電流偏大，就可以啟動(dòng)報(bào)警電路和保護(hù)電路，把程控交流源的輸入電壓用繼電器斷開(kāi)，并提醒操作人員檢測(cè)故障。

2.2程控直流源的設(shè)計(jì)

程控直流源的功能是產(chǎn)生直流電壓，供給DC/DC電源模塊的輸入端。系統(tǒng)采用變壓器降壓，然后整流、濾波的形式得到直流電源，然后根據(jù)系統(tǒng)的要求，由計(jì)算機(jī)的D/A輸出口根據(jù)功率調(diào)整管的工作范圍得到需要的調(diào)整后的電壓。

變壓器輸出分為4檔，分別由D/A口對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，電路對(duì)輸出的電壓、電流進(jìn)行取樣，并對(duì)電壓、電流信號(hào)的乘積進(jìn)行采樣，分別把這些信號(hào)輸入到保護(hù)電路，如果信號(hào)大于保護(hù)設(shè)置的電壓值，則系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)電路，切斷電源，并提醒用戶(hù)及時(shí)排除故障。

2.3 電子負(fù)載的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用功率調(diào)整管作為電子負(fù)載，即通過(guò)計(jì)算機(jī)的D/A口輸出的控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器后，調(diào)節(jié)功率管的基極電壓把功率管模擬成負(fù)載使用。

在功率管的輸出端采樣到的電壓信號(hào)和電流信號(hào)經(jīng)處理后送計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，并與需要的參數(shù)值進(jìn)行比較，如有偏差可以經(jīng)過(guò)接口板D/A口輸出控制信號(hào)，重新調(diào)節(jié)功率管的工作狀態(tài)。另外，采樣到的電壓和電流信號(hào)分別送給系統(tǒng)保護(hù)電路，同時(shí)把電壓和電流信號(hào)處理成功率信號(hào)，送給系統(tǒng)保護(hù)電路與設(shè)定值進(jìn)行比較，如信號(hào)過(guò)大，則啟動(dòng)保護(hù)電路，切斷輸入電路和輸出電路，并啟動(dòng)報(bào)警電路以提醒用戶(hù)注意，故障排除以后可以使用復(fù)位電路使保護(hù)電路復(fù)位。