电源设计论文：电源配置设计及实现透析

作者：丁融冰 刘国庆 郭朝有 单位：海军装备部 旅顺92538部队

硬件设计

主控计算机通过RS232与电子负载进行数据通讯，将测试程序的控制指令传送至电子负载，实现电子负载工作模式以及加、减载的程序控制；主控计算机与数据采集卡通过USB进行通讯，完成测试通道的自动切换以及待测电源模块的电压、电流数据的采集等；数字示波器则用于待测电源输出纹波电压的测量。主控计算机及数据采集卡主控计算机是测试装置的核心，用于实现测试流程控制、电子负载和可编程电源设定等指令的发送，以及测试数据的采集与处理和测试结果分析与显示等，选用研华TPC1261H，其由24V直流电源供电，采用触摸屏技术等特点更有利于便携式测试装置的设计与实现。数据采集卡选用研华USB数据采集卡USB-4711A和USB-4751。USB-4711A具备16路单端或8路双端模拟量输入通道，2路模拟量输出通道，模拟量采样率为150kS/s，分辨率为12bit；8路开关量输入输出通道。USB-4751具有48路可自定义开关量输入输出通道。USB-4711A和USB-4751结合研华配套继电器端子板可以实现待测电源测试通道切换以及输出电压、电流的高保真采集要求，完全满足电源自动测试的数据采集要求。可编程电源等测试资源可编程电源的功能是根据待测电源模块的输入要求，按测试流程供给待测电源模块所需的交、直流电。为实现待测电源的输入过、欠压保护等保护特性测试需要可编程电源具有较宽的输出电压范围，选用南京天宇电子仪表厂的3654A型可编程电源，完全满足测试要求。选用艾德克斯IT8700系列电子负载，利用其具有恒流、恒压、恒阻、恒功率、恒阻抗、短路等工作模式进行电源不同负载的模拟。选用GDS-2000数字示波器实现纹波电压的测量，GDS-2000数字示波器具有FFT频谱分析功能，且最高采样频率高达1GHz，远高于测量纹波电压所需示波器测试带宽50MHz的要求，同时可通过RS232与主控计算机进行通讯。适配器适配器由信号调理电路和接线端子或转换端子组成。主要采用维博电子公司生产的交直流电压传感器和交直流电流传感器，实现将电源中的高电压、大电流信号及畸变信号转换成数据采集卡许可范围内的模拟量信号送入数据采集卡进行采样。

软件设计

测试装置软件主要由测试资源配置模块、数据采集模块、数据实时显示模块、电源性能分析模块和帮助模块组成，系统软件设计的结构（图略）[5-6]。采用模块化设计，依据软件工程进行开发，易于升级和扩展。软件开发工具采用LabVIEW/CVI作为该测试装置的软件开发工具[7]。LabVIEW是NI公司推出的用于开发数据采集、仪器控制及自动测试的一个开发平台，是一高效的图形化应用开发环境，它结合了简单易用的图形化开发方式和灵活强大的编程语言优势，易于实现软件和硬件的无缝连接。本测试装置充分利用LabVIEW所包含的RS232、USB等总线数字接口驱动程序，方面的实现了可编程电源、电子负载、数字示波器以及数据采集卡的驱动，利用LabVIEW提供的强大的数据分析模块，快捷的对采集的电源电压和电流信号进行数据处理和显示。软件设计软件首先调用测试资源配置模块进行测试通道选、可编程电源和电子负载的配置，完成后调用数据采集模块采集电源电压和电流数据，数据实时显示和保存模块对采集到的数据根据需要进行显示或保存。而电源性能分析模块则主要用来实现电源电压调整率、负载调整率、效率测试、输出纹波测试、输入过（欠）压保护和输出过流保护等保护特性测试，并形成电源性能测试报告。软件运行具体流程如（图略）。

应用与结论

该测试装置已成功为某监控系统电源系统的舰员级进行了维护测试，其硬件组成和测试主界面（图略）。实际使用表明，设计的电源测试装置通过RS232或USB接口控制所有测试资源自动完成测试项目，解决了手动操作测试资源进行电源性能测试时所带来的测试过程不连续、动态瞬时状态难以发现和定位的问题，而且具有便于携带的特点，能够实现对监控系统电源系统相关关键参数的快速测试，满足监控系统电源的测试需要。