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DC/DC变换器效率自动测试系统开题报告

 2022-01-12 10:01  

全文总字数:3295字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

近年来,随着微电子技术及其相关边沿科学技术的高速发展,各种工业电子设备、通信电子设备、家电、智能化设备等电子产品对电源设计提出了高性能、微型化、高稳定性、价格便宜等需求,DC-DC变换器的特点正好满足这些要求,被大量开发、制造和应用。DC-DC变换器作为供电部分的重要单元,它的参数直接影响到实际应用电路的功能和性能,有时直接影响到整机系统工作的稳定性。所以,在DC-DC变换器开发、制造环节,就需要对DC-DC变换器的参数特性进行详细测试才能确保DC-DC变换器出厂时的质量。DC-DC变换器测试手段和方法在不断发展中,其中一种是自动化测试,它具有操作简单、测试时间短、人工干预小,测试逻辑可更新、测试数据可保存等特点,已经代表了当前测试的主流方向。但自动化测试平台的具体设计构成有时会随着应用环境而有所不同。

本课题在市面上已有DC-DC自动测试系统的背景下,进一步地创新,利用硬件STM32系列单片机与软件LabVIEW进行编程相结合,即硬软结合研究了在不同的输入功率和输出功率下的DC-DC自动测试关于效率的测试。突破了人工测试的繁琐和易出错的缺点,提高生产线的产能。

国内外研究现状

目前在国内外,系统性介绍DC-DC变换器参数特性的验证方法和实测技术方面的资料非常少。而用于筛选为目的的测试手段和方法的论述就更少了。针对DC-DC变换器的测试,目前主要是测试输出电压、带载能力、线性调整率、负载调整率、效率、负载变换响应及启动时间等参数,用的测试手段不管是人工手动测试或者采用自动化测试系统,都会使用到各类仪器仪表,连接方式采用定制的控制回路或者计算机平台总线接口。从测试效率来看,自动化测试系统体现的优势越来越明显。现阶段主流的自动测试系统,主要由测试平台软件通过总线(如GPIB,网络传输接口等)连接各类仪器仪表,进行测试过程管理和测试结果数据分析,其中测试平台软件主要分为三种:第一种是根据具体业务需求开发专用的测试平台软件,使用和维护的人员需要具有一定的软件和硬件背景知识,针对不同的仪器仪表或者专用设备编写相应的驱动软件和应用层软件,这类平台一般只局限在公司内部应用。第二种是基于虚拟仪器的自动测试系统,这种测试系统一般使用通用的图形化编程环境,如LabVIEW,使用图形化设计语言G语言,用框图代替了传统的程序代码,编程的过程即是使用图形符号表达程序行为的过程,源代码不是文本而是框图。这类测试平台体现出的优点是界面操作简单,测试功能可以定制,外围的硬件模块和仪器仪表生产厂家多,资料丰富等;缺点是测试系统需要占用一定的空间,不易移动,相关的测试设备、外接的仪器仪表、备件等都非常昂贵,需要对开发人员进行专业的培训,在进行简单参数测量时性价比不高。第三种是基于微处理器的定制自动化测试系统,这种测试系统的应用主要面向小型的自动化生产线或者使用频率和精度要求不高的场合,它的优点是成本便宜,结构灵活;缺点是扩展性一般不高。到目前为止,从实际应用环境、经济条件和知识储备等方面考虑,以上这些测试平台都有大量存在。随着各种电子产品的大量生产和应用,针对具体应用的各种标准化和定制化的自动测试方案已经陆续开始得到重视和实践,但大多数系统只是用于测量具体参数,取得测试结果数据。但目前,基于测试结果数据的二次分析应用和进行效率测试的相对较少。

2. 研究的基本内容

dc-dc变换器主要应用在供电单元电路,以满足在同一个电路系统中不同电压之间转换的需求。

通常情况下,这些-d变换器的开关频率都在1mhz以下,输出电压和输出电流都有相应的范围限制测试dc-dc变换器时常用到的仪器仪表有示波器、万用表、可编程电源、电子负载等,有时会设计专用的信号采集切换回路来组合这些仪器仪表的功能。

目前随着集成电路的高速发展,很多专业测试设备和仪器仪表也都是应用了高速处理器、高精度采样电路和功率驱动电路等,所以对于一些要求不高的应用场合完全可以考虑采用定制功能模块的方法来代替特定的仪器仪表提供的功能。

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

本课题的总体设计方案分为硬件和软件两个部分。硬件部分是基于stm32单片机板的开发,主要做了这几个模块:电压电流源、运算放大器、矩阵按键、adc即数模转换器、nokia5110显示屏和输入输出采集模块,并画出了各个模块详细的电路图。软件部分用到了labview进行编程,绘制了基于labview的dc-dc变流器自动测试系统关于效率的流程框图。

第一章绪论部分主要介绍了本课题目前国内外的研究现状,目前已开发出来的dc-dc自动测试系统的优缺点和尚未解决的问题,以及对后面各个章节的工作内容安排。

第二章是关于dc-dc变流器的分类、原理和变流器的各部分参数的介绍。与此同时,对传统的人工测试和现代化的自动测试进行了详述和对比各自的优缺点,

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4. 参考文献

[1] abraham i.pressman,《开关电源设计》,电子工业出版社,2010

[2] 王国华,《便携电子设备电源管理技术》,西安电子科技大学出版社,2014

[3] 李定宜,《开关稳定电源设计与应用》,中国电力出版社,2006

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