基于DDS的MPT變壓器動態參數測試系統

摘    要：本文介紹了一種利用DDS(直接數字頻率合成技術)完成掃頻測量的MPT變壓器動態參數自動測試系統，給出了該系統的實現思路和軟硬件結構。
關鍵詞：DDS；AD9850；掃頻；自動測試
引言
為了提高液晶顯示器的顯示亮度，液晶顯示器都配有一個背光板。MPT變壓器是一種新型的用于背光板產生負高壓的陶瓷變壓器，其原理是利用陶瓷的固有頻率諧振后產生高壓信號。為了保證MPT變壓器的質量，需要對其動態參數(所有參數均指諧振時的參數)，包括諧振頻率、輸入電壓、輸入電流、輸入功率、輸出電壓、輸出功率等進行測量，本文介紹的自動測試系統利用計算機和單片機控制，將掃頻源、各種測試電路、功率放大器、控制單元等集于一體，可自動準確記錄十多種現場測試數據，并建立數據庫，方便查詢和質量分析，各種參數測量一次完成，大大節省了時間。

圖1 測試系統原理圖

系統組成
系統原理框圖如圖1所示，其工作過程如下：利用DDS換頻快的特點，由DDS芯片AD9850組成掃頻信號源，掃頻源通過RS-232接口接收計算機指令，輸出用戶設定的中心頻率信號。在此期間，計算機內置采集卡一直檢測輸出電壓直到功放輸出電壓達到要求值為止。從用戶設定的中心頻率值減3KHz開始，到中心頻率值加3KHz截止，每隔10Hz一個點掃頻。同時利用計算機采集卡測量MPT次級的輸出電壓，輸出電壓最大的頻點，即為MPT的諧振頻率點。然后控制掃頻源的輸出頻率到獲得的諧振頻率點上，并使輸出電壓到用戶預先設定值。通過電壓、電流、相位測試電路，采集各種參數進入計算機，并計算導出量，通過軟件和用戶預先設定閾值進行比較，判斷合格與否并輸出報警及控制信號。合格產品的測試數據按產品批次或編號存入數據庫。
DDS掃頻信號源
這是本系統最重要的部分，因MPT變壓器諧振頻率低，只有10~300KHz，若利用傳統鎖相環或文氏電橋振蕩器，鎖相時間太長或頻率不易控制，而DDS頻率分辨率高、換頻快，故本設計采用換頻速度可達ms級的直接數字頻率合成器AD9850完成設計。
掃頻源工作原理如圖2所示，單片機形成的RS-232口接收主控計算機指令，隨時控制AD9850改變輸出頻率。輸出幅度由主控計算機采集卡的DAC輸出直接控制AN5250來改變。

圖2  掃頻信號源電路原理圖

圖3  檢測電路原理圖

數據采集板
本設計采用凌華公司PCI接口采集卡9001，它有8路差分輸入或16路單端輸入，采樣速率為100KHz，由計算機控制測量參數的采集。
檢測電路
檢測電路把MPT變壓器的輸入電壓、電流、相位、輸出電壓、輸出電流等變換為直流信號供采集卡采集。原理圖如圖3。相位測量采用ADI公司最新相位檢測器AD8302，能同時測量從低頻到2.7GHz頻率范圍內的兩輸入信號的幅度比和相位差，該器件將精密匹配的兩個對數檢波器集成在一塊芯片上，因而可將誤差源及相關溫度漂移減小到最低限度，幅度測量動態范圍可達60dB，而相位測量范圍可達180?
系統主控計算機軟件設計
本系統主控計算機軟件采用VB6.0軟件編制，對PCI采集卡的控制調用采集卡自帶動態鏈接庫。顯示部分和數據庫部分程序因系統不同而不同，故不作介紹。采集和控制部分軟件流程圖如4所示。

圖4  主控計算機采集和控制軟件流程圖                                                                                        

結語
把DDS應用于自動測試領域，顯著提高了采集系統的性能，大幅度地減少了開發時間和成本。根據具體要求稍加修改，本系統還可應用于其它工業產品的性能測試，比如電視機和監視器偏轉線圈的諧振耐壓測試等。■

參考文獻
1 Analog Device Inc.  CMOS 125MHz Complete DDS Synthesizer Data Sheet
2 Analog Device Inc.  AD8302 Data Sheet. 2001
3 李華等. MCS-51系列單片機實用接口技術. 北京航空航天大學出版社