电源管理总线（PMBus）测试系统设计

发布时间：2020-08-15 09:48

【摘要】：随着开关电源技术的迅速发展,人们对用电设备的要求也越来越高,各种设备的智能化水平也不断提高,开关电源的构成也从模拟电子器件变成了数字电子器件。目前国内开关电源各种功能的测试仍然需要测试人员手动完成,这种测试方法会带来很大的人为干扰,造成测量误差。尤其在大规模量产阶段,人为测试会花费大量的时间,造成人力浪费。为此提出基于PMBus总线的电源管理总线测试系统,可以实现对不同电源模块的自动测试,并生成相应的测试报告,方便硬件工程师对模块性能的评估,同时可以大大减少人力投入,缩短测试产品的时间,及早发现问题。该系统通过GPIB总线对可编程电源、负载和数字万用表进行控制,电源模块内部软件以PMBus总线协议为基础进行编写,内部数据的采集传输采用WIN I~2C总线来实现,设计完成对不同DC-DC开关电源模块自动测试的电源测试系统。在软件程序的编写中应用DLL动态链接库、子程序封装与调用,使软件的编写更加的快速、简洁,缩短了软件的开发周期。系统选用的硬件设备在软件的控制下可以模拟不同的故障情况,实现了对电源模块各种保护功能的自动测试。系统的测试表格是在对各种类型DC-DC电源模块功能调查之后建立的,测试表格中包含了测试需要的所有功能,在对不同的电源模块进行测试时,测试人员可以选取需要的测试项目。该测试系统可以实现对电源模块长期通讯测试、不同故障时电源内部参数变化和电源模块输出电流、电压、温度等一系列参数的功能测试。与手动测试相比,该自动测试系统省去了在手动测试过程中需要测试人员实时观测测试仪器,手动记录测试数据等环节。可以通过由Labview软件搭建的测试系统来实现将测试数据记录到预先设计的测试表格中,与电源模块对各种参数的设计要求进行比较,自动判别数据是否符合设计要求,免去了测试人员对测试数据的记录、分析比较,可以直观、简洁的通过自动生成的测试报告来分析测试结果。将设计的基于PMBus总线的电源管理总线测试系统在上海某电源研发中心进行了应用,通过对Q54SH12050NNDH、Q54SJ12067等DC/DC电源模块进行测试,完成了各项功能指标,如Regulation Loop communication Test、Power measurement和Invalid Commands Violation等的功能测试,测试结果准确,均在设计的误差范围内,并且系统可长时间稳定运行。
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN86
【图文】：

理系统各种测试要求。同时也要对检测装置运行的各种因素要顾及到。为了本设计系统性能更加优良、灵敏性、操作性和可扩展性这些因素进行充分考虑模块系统介绍责完成的任务是电力电子中直流电源功率的转换，的转换，从而达到对输出电压的控制。DC/DC 开关波电路、Boost 升压电路、Buck-Boost 升降压斩波电和 Zeta 斩波电路[25]。按照控制方式分为 PWM、PFM源不同拓扑介绍C 开关电源的基本拓扑结构如图 2.1 所示，由功率开D、滤波电容 C 及负载电阻 R 组成，开关管 Q 的驱制[27]。LQ

图 2.2 Boost DC/DC 变换器拓扑结构Fig. 2.2 Topology structure of Boost DC/DC converter Boost DC/DC 电源的拓扑结构分析时，设该电源电感 L 和电容 C 值非号使功率器件 VT 导通时，Vin此时向电感 L 进行充电，其电流为 iL，此供电，释放储能。由于电容 C 非常大，从而让输出 VOUT保持为恒定不变 VT 导通时间 ton内，电感 L 拥有的能量为 ViniLton。当功率管 VT 在关断的会一起向电容 C 和负载提供能量。在功率管 VT 处于关断状态 toff内，能量释放，向外提供的能量为（VOUT-Vin）iLtoff。可得到一个周期 T 内的iLonOUTinLoffV it(VV)itn= （得：inoffioffonoffOUTVtTVttV =+=nt（ff"g1，输出电压高于输入电源电压，由此称该拓扑结构的开关电源为

功率转换器件不导通，而 M2，M4 开关管开通，电感把存储的电能向电容 C 和负载供电。如图 2.3 所示，由电感电流一周期内纹波平衡可得DTLVDTLVinOUT = (1 )（2.6）DDVVOUTin = 1（2.7）由公式 2.7 可以看出，该拓扑结构的变换器可以实现通过改变占空比使得输出电压既可以升高也可以降低。传统工作模式的优点在于输入电压全范围的控制方式相同[30]。但是也存在一个明显缺点就是该拓扑结构的电源应用了四个功率器件，这样导致了系统自身的损耗变大，最终让所设计的电源的能源利用率下降。M1M4L

【参考文献】

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本文编号：2793948