高功率脉冲电源电压测试系统设计

发布时间：2021-01-19 06:16

　　为了测试电磁发射过程中高功率脉冲电源的充、放电电压,设计了一种基于FPGA的高电压测试系统。系统使用P6015A高压探头将高电压转换成低电压信号,由A/D转换器实现模-数转换;FPGA芯片作为电路的主控单元,将数据编帧之后存储在大容量FLASH芯片中;最后经过USB接口芯片将采集到的数据上传到上位机显示分析;为确保试验人员安全,采集命令由串口数据收发软件通过无线收发模块进行远程控制。系统已应用于电磁发射试验中,实现对额定工作电压为7.6 kV的电容储能型脉冲电源充、放电电压信号的采集存储与数据分析。应用试验表明,系统具有测量准确度高、安全可靠性强等特点,还可用于其他领域的高电压信号采集。 

【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(02)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

高电压测试系统总体设计框图

无线控制系统由2个相同的无线串口通信模块组成，完成采集系统和计算机之间的通信，两模块间由射频天线完成数据传输。该无线串口收发模块选用无线射频收发芯片SI4463作为数据收发器件，选用STM8L101F3P6型单片机作为无线模块的微控制器，控制SI4463对数据进行射频接收及发送[5]。无线射频芯片SI4463采用TTL电平输出，兼容3.3 V与5 V的I/O口电压，其工作频段为119～1 050 MHz，最大传输距离5 km，最大输出功率+20 dB，发射电流18 m A，接收电流10 m A。SI4463与STM8L101F3P6及FPGA的电路连接示意图如图2所示。单片机与SI4463之间通过4线SPI接口进行数据通信，而与系统主控FPGA之间通过串口通信。考虑到该电压检测试验对主控电路没有特殊需求，系统选用了Spartan3系列XC3S400PQG208芯片[6]。2.2 FT232H接口电路

当电压采集装置准备发送相应操作指令的反馈信号时，无线模块中的微控制器STM8L101F3P6首先通过串口RXD引脚接收来自FPGA的数据包，每个无线数据包的长度为32byte，当输入数据量达到32byte时，启动无线发射。此时可以继续写入需要发射的数据;当需要发送的字节小于32byte时，射频芯片等待3个字节的时间，在这期间若无数据再输入，即认为数据终止，发送模块将所有数据包经过无线发出，然后经SPI接口将数据写入SI4463，由射频天线无线发送。在数据发送模式下，单片机向SI4463中写入数据的程序流程图如图6所示。图4 读取CTS信号时序图

【参考文献】：
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本文编号：2986490