基于GJB181-86电源特性测试系统的设计

　　电源特性试验是考核航空机载用电设备是否能装机上天的几项关键试验之一。该类试验一般是将试验样机送往有资质的第三方测试机构，按相关标准要求进行测试。测试机构使用的电源特性综合测试设备功能完善，检测项目齐全，但整套设备价格昂贵．非大型研制单位一般不具有。
　　
　　根据开发经验，电源特性试验易将试验件做坏（尤其是过压浪涌试验），不经过摸底试验而想一次性顺利通过测试机构现场试验往往比较困难；而想对现有电路结构进行测试、调整，也因为需要借助专业的测试平台而使上述工作开展起来费时费力。为解决以上问题，本文介绍了一种业余条件下易搭建的简易测试系统，可用于对直流28V小功率机载用电设备，按GJB181-86标准进行除尖峰电压以外的全部电源特性试验项目。
　　
　　一、原理及实现
　　
　　1．原理
　　
　　GJB181-86要求对EUT(被测设备)施加5次80V/50ms过压浪涌，每次间隔1min。过压浪涌可由下图所示电路产生。图中E1、E2是两个直流稳压电源，分别设置为52V和28V后相串联。试验时，继电器接点2-3闭合，向EUT提供28V稳态电压；然后继电器接点2-1闭合50ms．向EUT提供80V/50ms的过压浪涌，最后接点2-1释放，回到最初的接点2-3闭合状态，完成一次对EUT过压浪涌的测试。

　　
　　GJB181-86要求对EUT施加5次8V，50ms欠压浪涌，每次间隔Inun。欠压浪涌可由下图所示电路产生。其原理与产生过压浪涌类似，需将直流稳压电源分别设置为20V和8V．后相串联，继电器接点2-1闭合50ms后释放，可向EUT供出8V/50ma的欠压浪涌。

　　GJB181-86要求的OV/50ms瞬时断电可由下图所示电路产生。将继电器接点2-3串人直流稳压电源正输出线中，设置其断开50ms后恢复，可模拟50ms的瞬时断电。

　　2．硬件实现
　　
　　根据上述原理，设计出下图所示电路。系统主要由控制及脉冲产生电路、动作执行电路、功能选择电路三大部分组成。

 

　　
　　(1)控制及脉冲产生电路
　　
　　控制及脉冲产生电路以ATMEL公司的8位单片机AT89S52为核心，其内部具有8kB FLASH ROM，256 ByteRAM．32个I/O口，最高工作频率可达33MHz，并且具有ISP（在系统编程）功能，该单片机使用简便，功能强大，可灵活应用于各种控制领域。各部分作用如下：
　　
　　a)时钟及复位电路
　　
　　时钟电路采用外接晶振Y1，频率为11.0592MHz．微调电容C2、C3为30pF; KO、C1、Rl构成复位电路，可实现上电复位和手动复位。由于要求单片机处理的操作很少，故内部8kBFlash ROM已完全能够装下程序代码，不需要使用外部程序存储器，因此EA脚接高电平，ALE和PSEN脚悬空不使用。
　　
　　b)按键电路
　　按键K1和上拉电阻R2构成的按键电路接入单片机AT89S52的P0.0口，平时P0．0口输入为高电平，按键K1接下时，P0.0口输入为低电平。
　　
　　e)脉冲产生与驱动电路
　　
　　当用户按下按键K1．并释放后，单片机AT89S52检测到此动作，在P0.2口产生一个持续时间为50ms的高电平脉冲。
　　
　　由于单片机I/0口输出电流有限，故使用ULN2003A将驱动电流放大．ULN2003A内置7组达林顿反相阵列驱动电路，每组有不小于200mA的负载驱动能力，可驱动一般小型印制板安装的继电器。ULN2003A是反相驱动（相当于输入高电平时，输出与地导通），因此串接到继电器J励磁线圈的负线回路中。
　　
　　(2)动作执行电路
　　
　　采用小型印制板安装继电器作为动作器件，图中J为继电器励磁线圈，JK为接点电路，平时JK3-2闭合，用户操作一次按键K1，JK1一2吸合50ma，然后释放，恢复到初始JK3-2闭合状态，配合功能选择电路对EUT产生浪涌或瞬时断电。
　　
　　所用继电器为松乐牌SRS -05VDC-SL．主要技术参数如下：线圈额定电压：DC5V；线圈额定电流：66.7mA；动作时间：≤lOms；复位时间≤5ms；额定负载电流：1A。

　　(3)功能选择电路
　　
　　为避免反复拆、接线，使用一个单刀双掷开关K2进行测试功能选择，详细设置见附表。图中测试点接示波器，用于观察测试系统输出电压波形。

　　3．程序设计
　　
　　AT89S52完全兼容标准MCS-51指令系统，使用C51语言借助带参函数编写程序，使得该程序代码十分简洁。带参的延时函数代码如下：

　　所耗用的机器周期不同。上述代码的准确延时，可通过查看keilC51编译器debug窗口\dISAssemblywindows．找出与这部分循环体相对应的汇编语言。经查看，keil C51编译器将上述代码编译成了13条汇编指令，部分指令循环执行，执行一次循环耗用12个机器周期。由于AT89S52钋部使用11.0592 MHz晶振，一个机器周期为(1-11.0592M)×12=1.085uS．执行上述循环一次耗时1.085uSx12=13.02 uS主程序段如下：

 

　　在上述程序段中，两次调用延时函数Delay。Delay(3840)调用延时函数时，将实参“3840”传递给被掉函数形参(即n=3840)．产生13.02 uSx3840=50ms延时，用于在单片机的P0.2口产生一个持续时间为50ms的高电平脉冲。
　　
　　不论按键时间多长，为确保操作一次按键整个电路只动作一次，程序中设置按键被按下，并释放后，P0.2才产生一个高电平脉冲。Delay(1000)用于按键消抖。
　　
　　三、性能测试
　　
　　测试使用直流稳压电源IT6154 60V/9A、IT612232V/3A．电子负载IT8511 30A/150W．示波器24XS-A 200MHz，将电子负载设置为25W恒功率模式，接人EUT端，测试点接示波器。　　
　　
　　从下图可以看出，继电器吸合时，即由JK3-2闭合转为JKl-2闭合，存在一个转换时间，2ms内稳定：继电器释放时，即由JKl-2闭合恢复到JK3-2阈合，触点有1_2次跳动．4ms内稳定。平均电压变化率：
　　
　　继电器吸合时大于26V/ ms，继电器释放时大于13W ma，可实现电压的快速变化。从测试波形可以看出，该测试系统浪涌、断电电压、持续时间均符合GJB181-86要求，可用于对常规用电设备进行电源特性测试。

本文关键字：电源  传感-检测-采集电路，单元电路 - 传感-检测-采集电路