基于DDS的MPT变压器动态参数测试系统

摘    要：本文介绍了一种利用DDS(直接数字频率合成技术)完成扫频测量的MPT变压器动态参数自动测试系统，给出了该系统的实现思路和软硬件结构。
关键词：DDS；AD9850；扫频；自动测试
引言
为了提高液晶显示器的显示亮度，液晶显示器都配有一个背光板。MPT变压器是一种新型的用于背光板产生负高压的陶瓷变压器，其原理是利用陶瓷的固有频率谐振后产生高压信号。为了保证MPT变压器的质量，需要对其动态参数(所有参数均指谐振时的参数)，包括谐振频率、输入电压、输入电流、输入功率、输出电压、输出功率等进行测量，本文介绍的自动测试系统利用计算机和单片机控制，将扫频源、各种测试电路、功率放大器、控制单元等集于一体，可自动准确记录十多种现场测试数据，并建立数据库，方便查询和质量分析，各种参数测量一次完成，大大节省了时间。

图1 测试系统原理图

系统组成
系统原理框图如图1所示，其工作过程如下：利用DDS换频快的特点，由DDS芯片AD9850组成扫频信号源，扫频源通过RS-232接口接收计算机指令，输出用户设定的中心频率信号。在此期间，计算机内置采集卡一直检测输出电压直到功放输出电压达到要求值为止。从用户设定的中心频率值减3KHz开始，到中心频率值加3KHz截止，每隔10Hz一个点扫频。同时利用计算机采集卡测量MPT次级的输出电压，输出电压最大的频点，即为MPT的谐振频率点。然后控制扫频源的输出频率到获得的谐振频率点上，并使输出电压到用户预先设定值。通过电压、电流、相位测试电路，采集各种参数进入计算机，并计算导出量，通过软件和用户预先设定阈值进行比较，判断合格与否并输出报警及控制信号。合格产品的测试数据按产品批次或编号存入数据库。
DDS扫频信号源
这是本系统最重要的部分，因MPT变压器谐振频率低，只有10~300KHz，若利用传统锁相环或文氏电桥振荡器，锁相时间太长或频率不易控制，而DDS频率分辨率高、换频快，故本设计采用换频速度可达ms级的直接数字频率合成器AD9850完成设计。
扫频源工作原理如图2所示，单片机形成的RS-232口接收主控计算机指令，随时控制AD9850改变输出频率。输出幅度由主控计算机采集卡的DAC输出直接控制AN5250来改变。

图2  扫频信号源电路原理图

图3  检测电路原理图

数据采集板
本设计采用凌华公司PCI接口采集卡9001，它有8路差分输入或16路单端输入，采样速率为100KHz，由计算机控制测量参数的采集。
检测电路
检测电路把MPT变压器的输入电压、电流、相位、输出电压、输出电流等变换为直流信号供采集卡采集。原理图如图3。相位测量采用ADI公司最新相位检测器AD8302，能同时测量从低频到2.7GHz频率范围内的两输入信号的幅度比和相位差，该器件将精密匹配的两个对数检波器集成在一块芯片上，因而可将误差源及相关温度漂移减小到最低限度，幅度测量动态范围可达60dB，而相位测量范围可达180?
系统主控计算机软件设计
本系统主控计算机软件采用VB6.0软件编制，对PCI采集卡的控制调用采集卡自带动态链接库。显示部分和数据库部分程序因系统不同而不同，故不作介绍。采集和控制部分软件流程图如4所示。

图4  主控计算机采集和控制软件流程图                                                                                        

结语
把DDS应用于自动测试领域，显著提高了采集系统的性能，大幅度地减少了开发时间和成本。根据具体要求稍加修改，本系统还可应用于其它工业产品的性能测试，比如电视机和监视器偏转线圈的谐振耐压测试等。■

参考文献
1 Analog Device Inc.  CMOS 125MHz Complete DDS Synthesizer Data Sheet
2 Analog Device Inc.  AD8302 Data Sheet. 2001
3 李华等. MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京航空航天大学出版社