- 一种直流稳压电源自动测试系统设计

3．1．2 A/D转换
A/D转换电路是用来采集直流稳压电源输出的经过信号调理电路处理过的电压和电流信号的．在整个测试系统中占有十分重要的地位．系统的测试精度主要取决于A/D转换的精度。

系统选用TI公司生产的ADS850Y型A/D转换器来采样被测电源的输出电压。它具有14位分辨率、10MSPs转换速率，功耗低。只有250mW，还具有自校准功能，动态输人频带宽，转换噪声低，非常适合于CCD扫描成像、红外成像以及数字信号测试仪器仪表的信号采集。系统在测试过程中的各个不同阶段和根据不同的测试要求．可以灵活选择不同的采样速率，范围在lK-10MHz之间。该芯片的转换精度和采样速率可以满足目前大部分高精度直流稳压电源的品质参数测试。也能满足对直流稳压电源瞬态响应的测试。

此外。该系统选用AD1674来采集负载电流值。AD1674是美国AD公司推出的一种12位带并行微机接口的逐次逼近型模，数转换芯片。该芯片内部白带采样保持器(SHA)、10伏基准电压源、时钟源以及可和微处理器总线直接接口的暂存，三态输出缓冲器。具有12位的转换精度和100KSPS的采样速率。

为了保证对A/D采集转换得到的数据进行及时存储和传输，在FPGA内部配置两块RAM分别作为静态RAM的输入、输出缓冲区。作为静态RAM读写双口控制器，前者接收A／D转换传过来数据流．经处理后写入到静态RAM，后者读取静态RAM中数据，通过并行接口总线送给上位机。

D/A转换电路的功能是给电子负载一个参考电压．用来调节流经电子负载的被测电源输出电流的大小．使被测电源的输出电流根据测试需要变化。

本系统选用了美国Burr—Brown公司生产的DAC900U数模转换器。该芯片具有10位的分辨率和165MHz的输出更新速率，其独立输出的电流可达20mA。将DAC900U与FPGA连接，形成高速数模转换电路，为电子负载提供高质量的给定信号。

3．1．4开关量输出部分
该测试系统设计有8路开关量输出通道．分别用来控制源电压调整电路中的大功率电阻和模拟负载的投切。它的实现方式是在FPGA内设置两个8位的指令寄存器组对开关量输出进行控制。这两个指令寄存器分别设计为开关量输出允许寄存器和开关量开闭寄存器。通过写开关量开闭寄存器来实现开关量输出。该寄存器的每一位代表一个开关量输出通道。值为“1“代表接通，“0”代表断开。输出允许寄存器是开关量输出的总开关，复位后为00H，不允许开关量输出；上位机对其写入FFH后。允许开关量输出。

3．1．5信号调理部分
该部分电路用于将直流稳压电源输出的电压、电流信号调理成幅值适合于枷转换器采样的信号。

电压信号的调理是采用电阻分压原理把原始的电压信号转换成满足加转换器幅值要求的电压信号，再由差动放大器进入加转换器。

电流信号调理是采用电流传感器将强电流信号转换成弱电流信号，再利用电阻把此弱电流信号转换成满足A/D转换器幅值要求的电压信号。经过运算放大器构成的电压跟随器进入A/D转换器，从而完成信号类型、幅值的转换。

3．1．6通信接口
上位机与FPGA的通信采用IEEE-488并行总线接口。其接口系统的基本特性有：
(1)采用串行字节、并行位、三线连锁挂钩技术、双向异步的数传方式：
(2)在20m距离内。采用三态门发送器，一般通信速率为500Kbps，最高可达1Mbps；
(3)由16条信号线构成。其中8条为数据线，3条挂钩(Handshake)线，5条管理线；
(4)在总线上采用负逻辑；该接口电路可以满足本系统的通信要求．并且与FPGA连接方便，编程简单，易于实现。

3．2源电压调整电路

源电压调整电路主要由大功率可调电阻和变压器组成．原理示意图如图3所示。FPGA输出的开关量信号。控制固态继电器周期通断。使变压器输出产生198V一220V一242V阶跃变化的方波。

3．3模拟负载

模拟负载可采用通用电子负载，具备可编程周期变化功能。在测试过程中．电子负载处于恒流工作方式。其等效原理图如图4所示。图中R是固定电阻．当D/A转换芯片输出的电压值不变时，回路中的电流就维持在一个恒定的值上．与U值无关，若要改变回路中电流的大小．只要调整D/A的输出电压即可。

4．系统软件设计

直流稳压电源自动测试系统软件与硬件有机结合。构成功能完整的测试系统。