基于PSoC的防高壓電容測量設計與實現(08-100)

　　根據上面所述的充電法電容參數測量特點，如果需要設計一款只測電容容量參數，而且能防高壓的電容測試系統，那么問題的關鍵就集中到一點：具有一個大范圍，高精準，可編程的恒流源。事實上，我們在上面介紹PSoC時已經提到了，PSoC都具有可實現充電法測量電路所需的比較器，計數器之外的可編程模擬和數字模塊之外，還具有可編程恒流源(IDAC)硬件資源。因此，基于PSoC來實現一個耐高壓，寬量程，高精度，低成本的電容容量測試系統會是一件很容易做到的事情。

　　基于PSoC的防高壓電容容量測量方案實現

　　根據我們上面對基于PSoC的防高壓電容容量測量方案的可行性，實現拓樸以及PSoC 內部架構的闡述，我們可以知道要實現這一方案需要做如下幾部分設計：防高壓測量外圍電路設計，PSoC模塊配置設計和測量軟件設計。下面我們將對其分別進行介紹。

　　防高壓電容測量外圍電路設計

　　圖3 電容測量外圍電路

　　圖3是基于PSoC進行電容測量的外圍電路，充電測量時，PSoC內的IDAC(可編程恒流源)通過Cap test引腳輸出恒定電流經過R13,R12分別對待測電容CX和已知電容容量C8充電，Cap test引腳上的電壓就會線性增高，一旦達到參考電壓Vref時，PSoC內部的比較器就會翻轉產生控制信號給PSoC內的微控制器，微控制器就會將計數結果取走進行容值計算與顯示，從而容值測量;同時比較器翻轉中斷信號也會觸發放電控制引腳Ctrl置高，將NMOS管導通，為CX,C8提供放電電路。在此還有一個PMOS管未提及的作用。這個PMOS管就是用來專門為了防高壓而設計的。當帶高壓電荷(比VDD電源高的電壓電荷)的待測電容CX放到測試夾具進行測試時，PMOS管的源極S電壓就變為待測電容上的電壓值，由于PMOS管的柵極電壓近似為VDD,因此PMOS管就會瞬間導通，一直導通到CX上的電壓 低于VDD，PMOS管才會關閉。所以PMOS管構成了高壓硬件放電通路，從而確保PSoC不會受到高壓電荷長時間的沖擊。圖中電阻R12為330Ω，PMOS管的工作電流為1A，因此，采用該電路可耐1A×330Ω=330V的高壓電荷。330V的耐壓指標對普通的電子工程師來講一般是足夠了，因為常用的電子電器產品的交流電為220V。當然如果還需要耐更高的電壓信號，可以將R12電阻加大或選擇導通電流更大的PMOS管。

　　PSoC模塊配置設計

　　圖4 PSoC內部模塊配置圖