基于DDS的MPT變壓器動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)

摘    要：本文介紹了一種利用DDS(直接數(shù)字頻率合成技術(shù))完成掃頻測(cè)量的MPT變壓器動(dòng)態(tài)參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，給出了該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)思路和軟硬件結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：DDS；AD9850；掃頻；自動(dòng)測(cè)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(gè)背光板。MPT變壓器是一種新型的用于背光板產(chǎn)生負(fù)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(chǎn)生高壓信號(hào)。為了保證MPT變壓器的質(zhì)量，需要對(duì)其動(dòng)態(tài)參數(shù)(所有參數(shù)均指諧振時(shí)的參數(shù))，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(jìn)行測(cè)量，本文介紹的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)和單片機(jī)控制，將掃頻源、各種測(cè)試電路、功率放大器、控制單元等集于一體，可自動(dòng)準(zhǔn)確記錄十多種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，方便查詢和質(zhì)量分析，各種參數(shù)測(cè)量一次完成，大大節(jié)省了時(shí)間。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)組成
系統(tǒng)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(diǎn)，由DDS芯片AD9850組成掃頻信號(hào)源，掃頻源通過RS-232接口接收計(jì)算機(jī)指令，輸出用戶設(shè)定的中心頻率信號(hào)。在此期間，計(jì)算機(jī)內(nèi)置采集卡一直檢測(cè)輸出電壓直到功放輸出電壓達(dá)到要求值為止。從用戶設(shè)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(gè)點(diǎn)掃頻。同時(shí)利用計(jì)算機(jī)采集卡測(cè)量MPT次級(jí)的輸出電壓，輸出電壓最大的頻點(diǎn)，即為MPT的諧振頻率點(diǎn)。然后控制掃頻源的輸出頻率到獲得的諧振頻率點(diǎn)上，并使輸出電壓到用戶預(yù)先設(shè)定值。通過電壓、電流、相位測(cè)試電路，采集各種參數(shù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，并計(jì)算導(dǎo)出量，通過軟件和用戶預(yù)先設(shè)定閾值進(jìn)行比較，判斷合格與否并輸出報(bào)警及控制信號(hào)。合格產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)按產(chǎn)品批次或編號(hào)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
DDS掃頻信號(hào)源
這是本系統(tǒng)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(tǒng)鎖相環(huán)或文氏電橋振蕩器，鎖相時(shí)間太長(zhǎng)或頻率不易控制，而DDS頻率分辨率高、換頻快，故本設(shè)計(jì)采用換頻速度可達(dá)ms級(jí)的直接數(shù)字頻率合成器AD9850完成設(shè)計(jì)。
掃頻源工作原理如圖2所示，單片機(jī)形成的RS-232口接收主控計(jì)算機(jī)指令，隨時(shí)控制AD9850改變輸出頻率。輸出幅度由主控計(jì)算機(jī)采集卡的DAC輸出直接控制AN5250來(lái)改變。

圖2  掃頻信號(hào)源電路原理圖

圖3  檢測(cè)電路原理圖

數(shù)據(jù)采集板
本設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)控制測(cè)量參數(shù)的采集。
檢測(cè)電路
檢測(cè)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(hào)供采集卡采集。原理圖如圖3。相位測(cè)量采用ADI公司最新相位檢測(cè)器AD8302，能同時(shí)測(cè)量從低頻到2.7GHz頻率范圍內(nèi)的兩輸入信號(hào)的幅度比和相位差，該器件將精密匹配的兩個(gè)對(duì)數(shù)檢波器集成在一塊芯片上，因而可將誤差源及相關(guān)溫度漂移減小到最低限度，幅度測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)60dB，而相位測(cè)量范圍可達(dá)180?
系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)軟件采用VB6.0軟件編制，對(duì)PCI采集卡的控制調(diào)用采集卡自帶動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。顯示部分和數(shù)據(jù)庫(kù)部分程序因系統(tǒng)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(jì)算機(jī)采集和控制軟件流程圖                                                                                        

結(jié)語(yǔ)
把DDS應(yīng)用于自動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域，顯著提高了采集系統(tǒng)的性能，大幅度地減少了開發(fā)時(shí)間和成本。根據(jù)具體要求稍加修改，本系統(tǒng)還可應(yīng)用于其它工業(yè)產(chǎn)品的性能測(cè)試，比如電視機(jī)和監(jiān)視器偏轉(zhuǎn)線圈的諧振耐壓測(cè)試等?！?/p>

參考文獻(xiàn)
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(jī)實(shí)用接口技術(shù). 北京航空航天大學(xué)出版社