ATtiny814功率分析仪

电路板图如下：

描述

ATtiny814 功率分析仪

一、概述

带有两个高压侧电压和电流传感器的可编程电子恒流假负载，用于自动分析电源、DC/DC 转换器、稳压器、电池、充电器、电力消费者等。可以使用串行监视器或提供的 python 脚本通过 USB 串行接口控制该设备。数据可以导出到电子表格程序或直接由 Python 脚本进行分析。

二、工作原理

ATtiny814 使用其内部数模转换器 (DAC) 控制电子假负载。其所有 5 个内部参考电压均用于获得 DAC 的最大精度和分辨率。DAC 连接到一个运算放大器，该运算放大器充当一个控制 MOSFET 电阻的单位增益放大器。电压和电流通过连接到分辨率为 4mV/1mA 的 INA219 的高侧 8 mOhm 分流电阻器测量。第二个 INA219 连接到 PWR-IN 和 PWR-OUT 端子之间的另一个 8 mOhm 分流电阻器。功率分析仪通过 USB 连接到 PC 或 RaspberryPi。可以通过串行监视器或基于 GUI 的 Python 脚本向分析器发送命令。Analyzer 具有不同的内置自动测试算法。收集的数据通过串行接口/USB 发送回 PC/RaspberryPi。ATtiny814 不断测量散热器的功率和温度。它控制风扇并在温度过高时切断负载。

3. 测试算法

使用串行监视器：可以通过串行监视器发送相应的命令来启动测试算法。收集到的数据将显示在串行监视器中，并可导出到电子表格程序以进行进一步分析。

使用基于 GUI 的 python 应用程序：这是最简单的方法。一切都应该是不言自明的。以下所有示例图片均由此应用程序创建。

命令：“l  maxloadcurrent[mA: 17..5000]  minloadvoltage[mV: 0..26000] ”

示例：“l 2500 4200”

功率分析仪不断将负载从 17 mA 增加到 最大负载电流。如果电压低于 minloadvoltage ，它会自动停止。它通过串行接口以以下格式连续传输测量值：电流[mA] 电压[mV] 功率[mW]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

命令：“g  maxloadcurrent[mA: 17..5000] ”

示例：“g 3000”

Power Analyzer 在 17 mA 和 maxloadcurrent之间快速改变负载。它通过串行接口以以下格式连续传输测量值：时间[ms] 电流[mA] 电压[mV]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

命令：“e  maxloadcurrent[mA: 17..5000]  minloadvoltage[mV: 0..26000] ”

示例：“e 4000 2500”

功率分析仪不断将负载从 17 mA 增加到 最大负载电流。如果 TEST-IN 处的电压低于 minloadvoltage ，它会自动停止。它通过串行接口以以下格式连续传输测量值：电流[mA] 电压[mV] 效率[% * 10]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

命令：“b  maxloadcurrent[mA: 17..5000]  minloadvoltage[mV: 0..26000] ”

示例：“l 1000 2700”

功率分析仪将恒流负载设置为 maxloadcurrent。如果电压降至 minloadvoltage以下 ，它会不断降低负载以保持 minloadvoltage。如果负载电流降至 0mA，它会自动停止。它通过串行接口以以下格式连续传输测量值：时间[s] 电流[mA] 电压[mV] 容量[mAh]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

命令：“m 间隔[ms: 2..65535] 持续时间[s: 1..65535] ”

示例：“m 18000 18000”

 功率分析仪在整个 持续时间内以每个间隔测量传送到测试设备的电压、电流和功率 。它通过串行接口以以下格式连续传输测量值：时间[ms] 电流[mA] 电压[mV]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

4. 备注

为 MOSFET 使用带有 5V 风扇的优质散热器！将 10K 3950B NTC 热敏电阻连接到靠近 MOSFET 的散热器上！

小心高功率负载！进行一些测试，以确定您的冷却解决方案可以实现什么！

由于廉价运算放大器的限制，最小负载电流约为 17mA。如果您愿意，您可以选择更好的运算放大器（必须具有相同的引脚排列，必须是轨到轨且单位增益稳定），但在大多数情况下，这不是必需的。

最大负载电流为 5A，但对于小电压，它可能会更小。

最大 PWR-IN/PWR-OUT 电流为 8A。

请勿超过所有连接器上 26V 的最大电压！

为了使设计更简单，包括 USB 在内的所有连接器都共用一个接地点。在进行测试设置时请记住这一点，以避免接地回路或短路。在分析仪和 PC 之间使用 USB 隔离器不是一个坏主意！

· 您需要一个 UPDI 编程器来上传固件。该软件仍在开发中。可能会有一些小错误。未来将添加新的功能和测试算法。