一种可编程、多路输出的电源控制组合

摘要：电源是自动测试系统（Automatic Test System，ATS）的重要组成部分，测试设备依赖电源实现对产品性能的评估。为了提高了电源利用效率，增加了操作简便性和安全性，降低硬件成本，设计了一种可编程、多路输出的电源控制组合。该电源控制组合具备远程控制/本地控制切换设计、多路输出设计及可编程设计，在满足产品测试需求的前提下降低了系统复杂度，已成功在现有产品中得到了验证与应用。

关键词：多路输出电源；自动测试系统；监控模块；远程控制

Abstract：The power supply is an important component of the Automatic Test System （ATS）， and testing equipment relies on it to evaluate product performance. To improve power utilization efficiency， enhance operational simplicity and safety， and reduce hardware costs， a programmable multi-output power control combination has been designed. This power control combination features remote/ local control switching design， multi-output design， and programmable design. It reduces system complexity while meeting product testing requirements and has been successfully validated and applied in existing products.

Key words：multi-output power; ATS; monitoring module; remote control

1.设计背景

电源是自动测试系统的重要组成部分，自动测试系统依赖电源为待测产品供电，使待测产品完成指令动作。本设计中产品由多个子系统组成，其中不同的子系统需要的电压、电流输入各不相同。传统测试系统中常配套货架电源，货架电源仅有一路输出，输出由独立开关控制，需手动调整输出电压、电流大小等参数，当用户需要多路供电输入时，需提供多台电源设备同时作为电源输出以满足需求，资源利用率低、操作复杂，且增加了成本。在以上背景下，设计了一种高性价比、高可靠性、高效率的可编程、多路输出的电源控制组合，既满足了产品测试需求，又满足了电源小型化、轻量化、高效率、高可靠性、数字化的发展需要[1-2]。

2.设计方案

2.1电源控制组合总体设计

电源控制组合主要由机箱、开关、直流电源模块、电源监控模块、信号转换模块与集成了RS422、1553B、AD、DA、IO等资源的仪器资源模块组成。提供了交流输入接口、直流电压输出接口、监控接口、通讯接口。内置过流、过压、过温、短路保护等功能。

自动测试系统工作原理为电源控制组合（下位机）通过USB总线线缆与测试设备主机（上位机）连接后，主机能够识别设备并将电源初始化，电源初始化完毕后，上位机向下位机发送命令，下位机正确接收命令后完成任务解析并执行。自动测试系统工作原理框图如图1所示。

电源操作板上设有总开关、控制面板开关、远程控制/本地控制切换开关、四个通道供电输出开关及急停开关。电源控制组合各通道输出电压可通过面板上的硬开关控制，也可以通过上位机上的软件远程控制。

2.2直流电源模块设计

直流电源模块依据轻量化原则选用AE-1500-30电源，该电源模块具有远程控制接口功能，支持RS232、RS845总线控制，输出的直流电压可通过上位机软件设置完成。可将电控控制与接口适配输入的AC220V供电转换为0-30V的可调直流电压，输出功率、输出电流及稳定性均满足测试要求。

2.3电源监控模块设计

电源监控系统由MCU控制单元、AD采集模块、串行通信接口、通道输出控制接口、电流电压监测接口、通道控制及检测电路等组成。MCU控制单元是电源监控系统的控制中枢，功能包括输出通道的开关、本控远控切换的控制、电压电流的显示驱动、过压过流保护的设置与控制及与嵌入式主控器的通信。AD采集模块将电压信号转换为数字信号，MCU通过此模块获得各个输出电压、电流值。MCU与测试平台设备主控器通过串行通信接口通信，获取各个通道的保护门限及响应时间。MCU依据保护门限值对各个通道做过压、过流判断。当发生过压、过流等情况时，关闭通道控制输出电路的输出电压。通道输出控制接口接收继电器的控制信号，并发送至MCU处理。电流电压监测接口将电源系统中的工作电压、各通道的工作电流（经电流传感器转换为电压信号）输出至监控模块。通道控制电路使用大功率MOSFET作为开关载体，用于开关各个通道的电压输出。检测电路检测各个通道的工作电流通过电流传感器将各个通道的工作电流转换为电压信号，送入AD芯片处理。

当本控远控切换开关在本控状态时，由电源控制及接口适配面板上的硬件开关控制各路供电输出的通断，远控状态时，电源控制及接口适配面板上的硬件开关失效，由软件通过电源控制模块控制各路供电的通断。在每一路电流输出控制电路中使用二级管和MOSFET开关元器件来防止电流倒灌到综合测试设备电源与信号处理组合中。

2.4信号转换调理模块设计

信号转换调理模块主要完成RT地址（地/开）等9路离散量信号输出控制，一路联锁模拟输入信号采集，具体实现原理如图3、图4所示。

3.结论

基于远程控制/本地控制切换设计、多路输出设计及可编程设计研制出的电源控制组合，满足了现有产品的测试用电需求，经过在产品上的长期验证与应用，证明了其具有可靠性、高效率、高便捷性和高安全性，降低了硬件成本。

参考文献

·[1]黄雍俊.新型多路输出开关电源的设计与研究[D].华南理工大学，2012.

·[2]王磊.航天用小功率多路输出电源的研究[D].哈尔滨工业大学，2013.

·[3]李行善.自动测试系统集成技术[M].北京：电子工业出版社，2004.