所屬類別: 設(shè)計(jì)測(cè)試I 測(cè)試/測(cè)量I 技術(shù)方案

DC/DC模塊的電源紋波簡(jiǎn)介：

DC/DC模塊的電源紋波指標(biāo)是一項(xiàng)很重要的參數(shù)。干凈的電源是數(shù)字電路穩(wěn)定工作的前提，也是模擬器件的各項(xiàng)參數(shù)的重要保障。為確定電源的質(zhì)量，必須對(duì)DC/DC模塊的輸出紋波進(jìn)行測(cè)量。但很多人測(cè)量得到的紋波值動(dòng)輒上百mV，甚至幾百mV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比器件手冊(cè)提供的*大紋波值大，這主要是測(cè)量方法的不正確造成的。

正確的測(cè)量方法：

1)限制示波器帶寬為20MHz(大多中低端示波器檔位限制在20MHz，**產(chǎn)品還有200MHz帶寬限制的選擇)，目的是避免數(shù)字電路的高頻噪聲影響紋波測(cè)量，盡量保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2)設(shè)置耦合方式為交流耦合，方便測(cè)量(以更小檔位來(lái)仔細(xì)觀測(cè)紋波，不關(guān)心直流電平).

3)保證探頭接地盡量短(測(cè)量紋波動(dòng)輒上百mV的主要原因就是接地線太長(zhǎng))，盡量使用探頭自帶的原裝測(cè)試短針。如果沒(méi)有測(cè)試短針，可以拆除探頭的接地線和外殼，露出探頭地殼，自制接地線纏繞在探頭地殼上，保證接地線長(zhǎng)度小于1cm。

4)示波器地懸空，只通過(guò)探頭地與測(cè)試信號(hào)的參考點(diǎn)共地，不要通過(guò)其他方式與測(cè)試設(shè)備共地，這樣會(huì)給紋波測(cè)量引入很大的地噪聲。例如：當(dāng)示波器和其他儀器共插線板時(shí)，其他儀器的開(kāi)關(guān)可能通過(guò)接地線給測(cè)試帶來(lái)噪聲干擾。其中第3條是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。接地線過(guò)長(zhǎng)，其電感效應(yīng)將給測(cè)量系統(tǒng)引入額外的噪聲，如下圖所示。

對(duì)儀器的要求：

示波器參數(shù)要求：支持帶寬限制功能：一般示波器都支持20MHz帶寬限制，如：SDS1102CM。

探頭要求：為了使接地線盡量短，盡量使用探頭的原裝測(cè)試短針，若無(wú)原裝測(cè)試短針，則須自制短接地線：去除探頭接地線套，用金屬絲自行繞制接地短線，推薦五類線中銅絲，強(qiáng)度適中(還是有些偏軟，有更好的請(qǐng)推薦)。其他候選有焊錫絲、刻刀。選擇1X無(wú)衰減檔位，一般無(wú)源探頭在1X檔位時(shí)，其帶寬限制在6MHz/10MHz帶寬，如此在前端可有效濾除高頻噪聲的干擾，減小紋波測(cè)量影響。

該模塊虛擬系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

   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 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,并提醒用戶及時(shí)排除故障。  　　

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。  　　

   
 4雙路測(cè)試盒的設(shè)計(jì)  　　

      根據(jù)測(cè)試要求,測(cè)試盒要有兩個(gè)通道分別和被測(cè)的電源模塊進(jìn)行連接,系統(tǒng)采用繼電器轉(zhuǎn)換的方式對(duì)兩個(gè)通道分別進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)通道1開(kāi)始工作時(shí),通過(guò)繼電器把通道2斷開(kāi),并把指示通道1工作的開(kāi)關(guān)信號(hào)送入計(jì)算機(jī),使計(jì)算機(jī)對(duì)通道1進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試得到的電壓信號(hào)和紋波信號(hào)送給系統(tǒng)處理。測(cè)試完成后,通道1斷開(kāi),通道2吸合,把開(kāi)關(guān)信號(hào)送入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)開(kāi)始對(duì)通道2上的電源模塊的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。  　　

5 系統(tǒng)的隔離與耦合 　　

      由于系統(tǒng)需要的接口板???A/D口、D/A口較多,而且需要隔離,本方案采用了A、B兩塊接口板來(lái)完成。 　　

      1）A板提供D/A口2路,其中1路作為調(diào)節(jié)程控直流電源時(shí)使用;提供A/D輸入口16路,作為功率信號(hào)、電壓信號(hào)、電流信號(hào)、紋波信號(hào)的輸入通道;提供I/O輸出口16路,用于控制程控交流源的輸出以及其它信號(hào)的控制;提供I/O輸入口16路,用于開(kāi)關(guān)信號(hào)的輸入控制。I/O口的邏輯電平要符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)。  　　

      2）B板提供4路互相隔離的D/A口輸出,分別提供給4路電子負(fù)載作為調(diào)節(jié)信號(hào)使用,4路輸出信號(hào)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行隔離并且各路信號(hào)彼此之間采用高速光電隔離器進(jìn)行隔離,這樣既保證了隔離的效果,又能使系統(tǒng)的線性度達(dá)到*好。  　　

6系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 　　       在虛擬儀器測(cè)試軟件中,LabVIEW是一個(gè)極強(qiáng)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。但LabVIEW是一種結(jié)構(gòu)化解釋型開(kāi)發(fā)平臺(tái),用它開(kāi)發(fā)的軟件,無(wú)法在Windows操作系統(tǒng)下直接運(yùn)行[2]。經(jīng)綜合考慮,軟件界面設(shè)計(jì)采用中文VisualBasic6.0語(yǔ)言編程,而控???設(shè)計(jì)采用LabVIEW提供的控件,這樣設(shè)計(jì)的軟件界面簡(jiǎn)潔、開(kāi)發(fā)容易、維護(hù)方便,便于數(shù)據(jù)維護(hù)和管理[3]。同時(shí)又具有速度運(yùn)行快、功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
DC/DC模塊的電源紋波測(cè)量方法和該虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)DC/DC模塊的電源紋波測(cè)量方法和該虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)DC/DC模塊的電源紋波測(cè)量方法和該虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)