AC/DC與DC/DC電源模塊虛擬測試系統的設計

概述了電源模塊虛擬測試系統的組成和功能，并對系統的設計進行了簡要的介紹，包括程控交流源、程控直流源、電子負載、雙路測試盒以及系統的軟件設計。最后說明了系統的特點。

關鍵詞：電源模塊；虛擬儀器；測量；光電隔離器

0 引言

近幾年來，隨著對電源產品多樣性和復雜性的要求的加大，如何科學而快速地檢測其性能和指標成了一大難題。原來的手動測量方式已不能滿足生產廠家和用戶的要求，測試自動化成為電源模塊測試追求的目標[1]。

隨著虛擬儀器技術和計算機測試技術的發展，使在傳統的電源測試領域引入計算機虛擬測試技術成為可能。我們根據市場的需求，設計了新型的電源測試儀器，它使用以數字調整和計算機分析為主的虛擬測量方法，替代原來的模擬測量方式，實現了準確、快速地測量電源產品的各項性能指標，并能做出各種數據統計和分析。

1 系統組成和功能

根據測試要求，系統由計算機主機、數據采集和控制卡、程控交流源、程控直流源、4路電子負載、電源測試盒和一些附屬電路組成。系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

系統可以測試電源模塊的輸出電壓、源效應（電壓調整率）、負載效應（電流調整率）、效率、紋波，還可以測試模塊是否具有過流保護和短路保護的功能。

系統可以創建電源模塊數據庫，可以存儲模塊數據，可以進行模塊刪除，并可以對測試數據進行統計、對測試數據報表進行打印。系統還具有雙通道測試夾具以提高測試速度。

2 系統各個部分的設計

2.1 程控交流源的設計

程控交流源的功能是根據電源模塊對輸入電源的要求輸出交流電壓。系統采用自耦變壓器方式輸出需要的各路電壓。變壓器輸入為AC220V，各組輸出采用繼電器切換的方式獲得需要的各路電壓。各個繼電器的開、關信號由計算機通過控制接口板的I/O口進行控制。

在電源的輸出端安裝交流電壓測試模塊和有功功率測試模塊，分別測試交流源的輸出電壓和輸出功率，把采集到的信號轉換為低電壓的直流電壓信號，并通過A/D口送入計算機顯示并與所需要的數值進行比較。如果信號比標準值大，說明電源輸出的電壓或電流偏大，就可以啟動報警電路和保護電路，把程控交流源的輸入電壓用繼電器斷開，并提醒操作人員檢測故障。

2.2程控直流源的設計

程控直流源的功能是產生直流電壓，供給DC/DC電源模塊的輸入端。系統采用變壓器降壓，然后整流、濾波的形式得到直流電源，然后根據系統的要求，由計算機的D/A輸出口根據功率調整管的工作范圍得到需要的調整后的電壓。

變壓器輸出分為4檔，分別由D/A口對控制信號進行調節，電路對輸出的電壓、電流進行取樣，并對電壓、電流信號的乘積進行采樣，分別把這些信號輸入到保護電路，如果信號大于保護設置的電壓值，則系統啟動保護電路，切斷電源，并提醒用戶及時排除故障。

2.3 電子負載的設計

本系統采用功率調整管作為電子負載，即通過計算機的D/A口輸出的控制信號，經過運算放大器后，調節功率管的基極電壓把功率管模擬成負載使用。

在功率管的輸出端采樣到的電壓信號和電流信號經處理后送計算機進行處理，并與需要的參數值進行比較，如有偏差可以經過接口板D/A口輸出控制信號，重新調節功率管的工作狀態。另外，采樣到的電壓和電流信號分別送給系統保護電路，同時把電壓和電流信號處理成功率信號，送給系統保護電路與設定值進行比較，如信號過大，則啟動保護電路，切斷輸入電路和輸出電路，并啟動報警電路以提醒用戶注意，故障排除以后可以使用復位電路使保護電路復位。