基于DDS的MPT變壓器動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)

摘    要：本文介紹了一種利用DDS(直接數(shù)字頻率合成技術(shù))完成掃頻測量的MPT變壓器動態(tài)參數(shù)自動測試系統(tǒng)，給出了該系統(tǒng)的實現(xiàn)思路和軟硬件結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：DDS；AD9850；掃頻；自動測試
引言
為了提高液晶顯示器的顯示亮度，液晶顯示器都配有一個背光板。MPT變壓器是一種新型的用于背光板產(chǎn)生負高壓的陶瓷變壓器，其原理是利用陶瓷的固有頻率諧振后產(chǎn)生高壓信號。為了保證MPT變壓器的質(zhì)量，需要對其動態(tài)參數(shù)(所有參數(shù)均指諧振時的參數(shù))，包括諧振頻率、輸入電壓、輸入電流、輸入功率、輸出電壓、輸出功率等進行測量，本文介紹的自動測試系統(tǒng)利用計算機和單片機控制，將掃頻源、各種測試電路、功率放大器、控制單元等集于一體，可自動準確記錄十多種現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，并建立數(shù)據(jù)庫，方便查詢和質(zhì)量分析，各種參數(shù)測量一次完成，大大節(jié)省了時間。

圖1 測試系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)組成
系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，其工作過程如下：利用DDS換頻快的特點，由DDS芯片AD9850組成掃頻信號源，掃頻源通過RS-232接口接收計算機指令，輸出用戶設(shè)定的中心頻率信號。在此期間，計算機內(nèi)置采集卡一直檢測輸出電壓直到功放輸出電壓達到要求值為止。從用戶設(shè)定的中心頻率值減3KHz開始，到中心頻率值加3KHz截止，每隔10Hz一個點掃頻。同時利用計算機采集卡測量MPT次級的輸出電壓，輸出電壓最大的頻點，即為MPT的諧振頻率點。然后控制掃頻源的輸出頻率到獲得的諧振頻率點上，并使輸出電壓到用戶預(yù)先設(shè)定值。通過電壓、電流、相位測試電路，采集各種參數(shù)進入計算機，并計算導(dǎo)出量，通過軟件和用戶預(yù)先設(shè)定閾值進行比較，判斷合格與否并輸出報警及控制信號。合格產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)按產(chǎn)品批次或編號存入數(shù)據(jù)庫。
DDS掃頻信號源
這是本系統(tǒng)最重要的部分，因MPT變壓器諧振頻率低，只有10~300KHz，若利用傳統(tǒng)鎖相環(huán)或文氏電橋振蕩器，鎖相時間太長或頻率不易控制，而DDS頻率分辨率高、換頻快，故本設(shè)計采用換頻速度可達ms級的直接數(shù)字頻率合成器AD9850完成設(shè)計。
掃頻源工作原理如圖2所示，單片機形成的RS-232口接收主控計算機指令，隨時控制AD9850改變輸出頻率。輸出幅度由主控計算機采集卡的DAC輸出直接控制AN5250來改變。

圖2  掃頻信號源電路原理圖

圖3  檢測電路原理圖

數(shù)據(jù)采集板
本設(shè)計采用凌華公司PCI接口采集卡9001，它有8路差分輸入或16路單端輸入，采樣速率為100KHz，由計算機控制測量參數(shù)的采集。
檢測電路
檢測電路把MPT變壓器的輸入電壓、電流、相位、輸出電壓、輸出電流等變換為直流信號供采集卡采集。原理圖如圖3。相位測量采用ADI公司最新相位檢測器AD8302，能同時測量從低頻到2.7GHz頻率范圍內(nèi)的兩輸入信號的幅度比和相位差，該器件將精密匹配的兩個對數(shù)檢波器集成在一塊芯片上，因而可將誤差源及相關(guān)溫度漂移減小到最低限度，幅度測量動態(tài)范圍可達60dB，而相位測量范圍可達180?
系統(tǒng)主控計算機軟件設(shè)計
本系統(tǒng)主控計算機軟件采用VB6.0軟件編制，對PCI采集卡的控制調(diào)用采集卡自帶動態(tài)鏈接庫。顯示部分和數(shù)據(jù)庫部分程序因系統(tǒng)不同而不同，故不作介紹。采集和控制部分軟件流程圖如4所示。

圖4  主控計算機采集和控制軟件流程圖                                                                                        

結(jié)語
把DDS應(yīng)用于自動測試領(lǐng)域，顯著提高了采集系統(tǒng)的性能，大幅度地減少了開發(fā)時間和成本。根據(jù)具體要求稍加修改，本系統(tǒng)還可應(yīng)用于其它工業(yè)產(chǎn)品的性能測試，比如電視機和監(jiān)視器偏轉(zhuǎn)線圈的諧振耐壓測試等?！?/p>

參考文獻
1 Analog Device Inc.  CMOS 125MHz Complete DDS Synthesizer Data Sheet
2 Analog Device Inc.  AD8302 Data Sheet. 2001
3 李華等. MCS-51系列單片機實用接口技術(shù). 北京航空航天大學(xué)出版社