1.导言
直流稳压电源被广泛的应用于电子产品出产线、实验室、工业操控和信息通讯等范畴，其输出电压质量的好坏直接影响到整个体系的作业功用。在日常运用进程中。引起输出电压改动的最首要要素有两个：一是由上游输入电压的改动引起的;另一个是由输出电流的改动(因为负载改动)引起的。一般来说，稳压电源的没计首要要考虑输入电压和负载这两个要素.也就是说直流稳压电源安稳电压的才能首要要看输入电压的改动和负载改动引起的输出电压的改动被约束到多小的程度。衡量这个程度的目标一般被称作质量目标。
首要包含以下几个方面的参数：
(1)电压调整率SD;
(2)负载调整率St;
(3)输出电阻Ro;
(4)纹波系数y;
(5)恢复时刻△t;
(6)峰值电压UP。
本文提出一种依据FPGA、高速A/D、D/A以及上位机软件组成的直流稳压电源主动测验体系规划计划，能够完结快速榆测直流稳压电源以上几方面的参数。在扼要介绍体系的组成、功用、作业原理以及所用到的首要元器件的基础上.要点探讨了体系软硬件的完结计划。
2.体系功用和作业原理介绍
该体系的首要测验目标是额外输出电压最大为30V.额外输出电流最大为1OA的小功率直流稳压电源.体系规划严厉依照有关国家标准进行。
2.1体系功用
该体系首要功用包含：
(1)目标功用测验：该体系能够供给被测电源正常作业的虚拟作业环境(包含输入电源和模仿负载)，并能在该环境下完结帮机测验;
(2)体系办理：该体系能依据测验要求主动生成测验程序并操控测验主动进行，最终主动给出测验报告：
(3)数据库办理：选用联系型数据库办理体系办理数据.由测验流程读取装备数据库的数据.配骨测验仪器.进行相应的测验，然后将测验成果保存到测验成果数据库傍边：
(4)模仿显现：该体系具有交互图形显现界面，对测验程序生成、测验流程、测验进程中的提示信息以及发生的实时数据、测验成果等都能进行实时显现，并能供给报警信息。
2.2体系作业原理
该体系的作业原理是：上位机经过并行接口将装备数据送人数据收集转化和操控模块;该模块首要进行自检，若自检无误，体系将依据现已设置好的流程开端主动测验。一起实时收集被测电源的输出电压和电流，并将其转化成数字送量到上位机;测验完结后.上位机对测验数据进行剖析、核算，主动生成测验报告.并树立被测电源的测验数据库。
3.体系硬件规划
直流稳压电源主动测验体系的结构框图如图1所示。体系由上位机、数据收集转化和操控模块、源电压调整设备以及模仿负载组成。
其间。上位机是体系的信息和使命调度中心，首要完结体系办理、测验程序生成、测验操控、测验成果剖析等功用.而且能显现测验进程和测验成果。
3.1数据收集转化与操控模块
数据收集转化和操控模块图1喜流稳压电源主动测验体系结构框图首要由FPGA、CPLD以及其外围电路，A/D转化电路，D/A转化电路，信号调度电路和各种接口电路构成。该模块的体系构成框图如图2所示。
3.1.1 XC2S100-TQ144型FPGA芯片
Spartan-II系列XC2S100—TQ144型FPGA由美国Xilinx公司出产，它可认为用户供给杰出的忭能、很多的逻辑资源和丰厚的特性设置。它的内核电压为2.5V，逻辑门密度为100000体系门，用户IO数量为92个，支撑200MHz以上的作业频率，内部结构首要由可装备逻辑模块(CLB)、用户可编程I/O(IOB)、BIockRAM、数字推迟锁相环(DLL)组成。
其间，CLB用于完结FPGA的绝大部分逻辑功用;1OB用于供给封装引脚与内部逻辑之问的接口;BIockRAM用于完结FPGA内部的随机存取，它可装备为RAM、双口RAM、FIFO等随机存储器;DLL用于供给灵敏的时钟办理功用。
Spartan-II系列FPGA是依据RAM工艺的.在掉电后自身不能保存信息，需求一个外置存储芯片来保存其信息.能够选用一片XC95144XL型CPLD来替代本钱较高的专用PROM，此外CPLD在这里还有电平转化功用。模块上电后.CPLD将装备数据载人到FPGA的内部静态存储单元里来完结对FPGA的定制，存储在这些单元的装备数据决议了FPGA里的逻辑功用和互联。
3.1.2 A/D转化
A/D转化电路是用来收集直流稳压电源输出的经过信号调度电路处理过的电压和电流信号的.在整个测验体系中占有十分重要的位置.体系的测验精度首要取决于A/D转化的精度。
体系选用TI公司出产的ADS850Y型A/D转化器来采样被测电源的输出电压。它具有14位分辨率、10MSPs转化速率，功耗低。只需250mW，还具有自校准功用，动态输人频带宽，转化噪声低，十分合适于CCD扫描成像、红外成像以及数字信号测验仪器外表的信号收集。体系在测验进程中的各个不同阶段和依据不同的测验要求.能够灵敏挑选不同的采样速率，范围在lK-10MHz之间。该芯片的转化精度和采样速率能够满意现在大部分高精度直流稳压电源的质量参数测验。也能满意对直流稳压电源瞬态呼应的测验。
此外。该体系选用AD1674来收集负载电流值。AD1674是美国AD公司推出的一种12位带并行微机接口的逐次迫临型模，数转化芯片。该芯片内部白带采样坚持器(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位的转化精度和100KSPS的采样速率。
为了确保对A/D收集转化得到的数据进行及时存储和传输，在FPGA内部装备两块RAM别离作为静态RAM的输入、输出缓冲区。作为静态RAM读写双口操控器，前者接纳A/D转化传过来数据流.经处理后写入到静态RAM，后者读取静态RAM中数据，经过并行接口总线送给上位机。
D/A转化电路的功用是给电子负载一个参阅电压.用来调度流经电子负载的被测电源输出电流的巨细.使被测电源的输出电流依据测验需求改动。
本体系选用了美国Burr—Brown公司出产的DAC900U数模转化器。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衔接，构成高速数模转化电路，为电子负载供给高质量的给定信号。
3.1.4开关量输出部分
该测验体系规划有8路开关量输出通道.别离用来操控源电压调整电路中的大功率电阻和模仿负载的投切。它的完结方法是在FPGA内设置两个8位的指令寄存器组对开关量输出进行操控。这两个指令寄存器别离规划为开关量输出答应寄存器和开关量开闭寄存器。经过写开关量开闭寄存器来完结开关量输出。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。输出答应寄存器是开关量输出的总开关，复位后为00H，不答应开关量输出;上位机对其写入FFH后。答应开关量输出。
3.1.5信号调度部分
该部分电路用于将直流稳压电源输出的电压、电流信号调度成幅值合适于枷转化器采样的信号。
电压信号的调度是选用电阻分压原理把原始的电压信号转化成满意加转化器幅值要求的电压信号，再由差动放大器进入加转化器。
电流信号调度是选用电流传感器将强电流信号转化成弱电流信号，再利用电阻把此弱电流信号转化成满意A/D转化器幅值要求的电压信号。经过运算放大器构成的电压跟从器进入A/D转化器，然后完结信号类型、幅值的转化。
3.1.6通讯接口
上位机与FPGA的通讯选用IEEE-488并行总线接口。其接口体系的根本特性有：
(1)选用串行字节、并行位、三线连锁挂钩技能、双向异步的数传方法：
(2)在20m间隔内。选用三态门发送器，一般通讯速率为500Kbps，最高可达1Mbps;
(3)由16条信号线构成。其间8条为数据线，3条挂钩(Handshake)线，5条办理线;
(4)在总线上选用负逻辑;该接口电路能够满意本体系的通讯要求.而且与FPGA衔接便利，编程简略，易于完结。
3.2源电压调整电路
源电压调整电路首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。操控固态继电器周期通断。使变压器输出发生198V一220V一242V阶跃改动的方波。
3.3模仿负载
模仿负载可选用通用电子负载，具有可编程周期改动功用。在测验进程中.电子负载处于恒流作业方法。其等效原理图如图4所示。图中R是固定电阻.当D/A转化芯片输出的电压值不变时，回路中的电流就维持在一个稳定的值上.与U值无关，若要改动回路中电流的巨细.只需调整D/A的输出电压即可。
4.体系软件规划
直流稳压电源主动测验体系软件与硬件有机结合。构成功用完好的测验体系。
4.1开发工具简介
本体系软件由面向目标的可视化程序规划语言VB6.O开发。它具有开发速度快、易于调试与运转牢靠等长处，特别是它内置了许多用于开发所数据库应用程序的专业化支撑。该软件中与后台数据库的衔接运用了AcTIveX Data Objects(ADO)技能，ADO技能实践是一种供给拜访各种数据类型的衔接机制，它被完结为OLEDB之上的一个薄层，这使得ADO能够有更快的拜访速度，更易运用，一起也更节省了资源。
4.2体系软件结构
体系软件结构如图5所示，首要有数据库办理程序、体系测验程序、数据库和辅佐程序等部分构成。
数据库办理程序包含测验体系参数装备、被测电源参数注册、数据存储、数据库保护、数据查询、报表打印、图形显现等模块。这些模块首要完结对数据库的操作和办理功用。
体系测验程序包含自检和校准、测验履行操控、数据收集、虚拟外表实时显现、测验成果剖析、与下位机通讯程序等。依据体系参数装备和被浏电源的一些参数生成测验计划.经过通讯接口操控体系硬件进行测验。而且实时监控测验进程，测验完结后进行成果剖析，给出测验报告。
辅佐程序包含协助文档和关于软件。
数据库选用了微软的联系型桌面数据库体系Access。
5.结束语
本文提出的直流稳压电源主动测验体系规划计划，以FPGA为操控核心部件.能够快速、精确、标准的测验直流稳压电源的质量参数和瞬态呼应特性。相对于传统的检测手法，节省了测验时刻，减轻了操作强度。此外，该体系具有精度高、人机界面友爱、主动化程度高、运用便利牢靠，本钱低一级特色，很合适用户在出产运用进程中对直流稳压电源质量参数和瞬态呼应特性进行快速检测。
