AC/DC与DC/DC电源模块虚拟测试系统的设计

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摘要:本文概述了电源模块虚拟测试系统的组成和功能,并对系统的设计进行了简要的介绍,包括程控交流源、程控直流源、电子负载、双路测试盒以及系统的软件设计。最后说明了系统的特点。

关键词:电源模块;虚拟仪器;测量;光电隔离器

0    引言

    近几年来,随着对电源产品多样性和复杂性的要求的加大,如何科学而快速地检测其性能和指标成了一大难题。原来的手动测量方式已不能满足生产厂家和用户的要求,测试自动化成为电源模块测试追求的目标[1]。

    随着虚拟仪器技术和计算机测试技术的发展,使在传统的电源测试领域引入计算机虚拟测试技术成为可能。我们根据市场的需求,设计了新型的电源测试仪器,它使用以数字调整和计算机分析为主的虚拟测量方法,替代原来的模拟测量方式,实现了准确、快速地测量电源产品的各项性能指标,并能做出各种数据统计和分析。

1    系统组成和功能

    根据测试要求,系统由计算机主机、数据采集和控制卡、程控交流源、程控直流源、4路电子负载、电源测试盒和一些附属电路组成。系统框图如图1所示。

图1    系统框图

    系统可以测试电源模块的输出电压、源效应(电压调整率)、负载效应(电流调整率)、效率、纹波,还可以测试模块是否具有过流保护和短路保护的功能。

    系统可以创建电源模块数据库,可以存储模块数据,可以进行模块删除,并可以对测试数据进行统计、对测试数据报表进行打印。系统还具有双通道测试夹具以提高测试速度。

2    系统各个部分的设计

2.1    程控交流源的设计

    程控交流源的功能是根据电源模块对输入电源的要求输出交流电压。系统采用自耦变压器方式输出需要的各路电压。变压器输入为AC220V,各组输出采用继电器切换的方式获得需要的各路电压。各个继电器的开、关信号由计算机通过控制接口板的I/O口进行控制。

    在电源的输出端安装交流电压测试模块和有功功率测试模块,分别测试交流源的输出电压和输出功率,把采集到的信号转换为低电压的直流电压信号,并通过A/D口送入计算机显示并与所需要的数值进行比较。如果信号比标准值大,说明电源输出的电压或电流偏大,就可以启动报警电路和保护电路,把程控交流源的输入电压用继电器断开,并提醒操作人员检测故障。

2.2程控直流源的设计

    程控直流源的功能是产生直流电压,供给DC/DC电源模块的输入端。系统采用变压器降压,然后整流、滤波的形式得到直流电源,然后根据系统的要求,由计算机的D/A输出口根据功率调整管的工作范围得到需要的调整后的电压。

    变压器输出分为4档,分别由D/A口对控制信号进行调节,电路对输出的电压、电流进行取样,并对电压、电流信号的乘积进行采样,分别把这些信号输入到保护电路,如果信号大于保护设置的电压值,则系统启动保护电路,切断电源,并提醒用户及时排除故障。

2.3    电子负载的设计

    本系统采用功率调整管作为电子负载,即通过计算机的D/A口输出的控制信号,经过运算放大器后,调节功率管的基极电压把功率管模拟成负载使用。

    在功率管的输出端采样到的电压信号和电流信号经处理后送计算机进行处理,并与需要的参数值进行比较,如有偏差可以经过接口板D/A口输出控制信号,重新调节功率管的工作状态。另外,采样到的电压和电流信号分别送给系统保护电路,同时把电压和电流信号处理成功率信号,送给系统保护电路与设定值进行比较,如信号过大,则启动保护电路,切断输入电路和输出电路,并启动报警电路以提醒用户注意,故障排除以后可以使用复位电路使保护电路复位。