2024年4月18日发(作者：g1223列车时刻表)

维普资讯

２００ｒ７年　

仪表技术与传感器　

２０∞　

第１１期　

Ｉｎｓｔｎｎｎｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　Ｓｅｎｓｏｒ　

Ｎ０．１１　

电源功耗自动测试　

肖龙发，习友宝，詹惠琴，古天祥　

（电子科技大学自动化工程学院，四川成都６１００５４）　

摘要：介绍了一种基于ＥＰＰ接口的电源功耗自动测试电路的设计方法。采用了以Ａ／Ｄ转换器ＩＣＬ７１０９为核心及桥式　

Ｌ／ｖ变换的硬件电路，通过ＥＰＰ接口与计算机连接，由ｌ＿ａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ实现电源功耗的自动测试。详细介绍了硬件设计　

原理及软件测试流程图，并给出了部分程序代码。最后通过手动和自动测试结果的比较，说明了自动测试精度满足要求，　

对实际工程应用具有参考价值。　

关键词：电源功耗；自动测试；ＥＰＰ接口；Ｌ／Ｖ变换　

中图分类号：ＴＰ２７４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２—１８４１（２００７）１１—００６６—０３　

Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｅｓｔ　

ＸＩＡＯ　Ｌｏｎｇ－ｆａ，ＸＩ　Ｙｏｕ－ｂａｏ，ＺＨＡＮ　Ｈｕｉ—ｑｉｎｇ，ＧＵ　Ｔｉｎａ－ｘｉａｎｇ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｅｎｏｍｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒ￣ｔｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，ａ删增ｄＩｌ　６１００５４，　）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｇｅ　

ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆＩ／Ｖ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＡ／Ｄ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒＩＣＬ７１０９，ｉｎｔｅｒｆａｃｉｎｇｗｉｔｈ　ｃｏｍｐｕｔｅｒｂｙＥＰＰｎｌｏｄｅ，ｗｉｔｈｔｈｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｏｆｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｎｍ￣ｎｔＷｉｎ－　

ｄｏｗｓ／ＣＶＩ．Ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｓｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｌｏｗｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｔｅｓｔ　ｍ骼ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ｆｌ　ｐａｒｔ　ｏｆｐｒｏｇｍｎ　ｃｏｄｅ　ｗａｓ　

ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．１１１ｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆｍａｎｕａｌ　ａｎｄ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔｓｅｔ　ｒｅｓｕｌｔ，ｉｓ　ｓｈｏｗｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ＳＵＣＣＣ￣ＩＩ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　

ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　

１　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔｓｅｔ；ＥＰＰ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；Ｉ／Ｖ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　

０引育　

图２为＋１５　ｖ电源的电压／电流测试电路，只用了８选１模　

对功耗的测试一般采用测试电压和电流的方法，即伏安　拟开关的２个通道，其余通道还可以测试其他几组电源。其中　

法…１。手动测试时，输出电压可以在电路中并联一个电压表测　

的继电器的作用是：当继电器开关置于１时，系统处于不测电　

得，负载电流需把电路断开并串联一个电流表来测试，这样既　源功耗的状态，电源对外供电并读出取样电阻上的零点电压；　

不方便也不能实现功耗的在线测试。　

当继电器开关置于２时，系统处于测功耗的状态，不对外供电　

对电源功耗进行ｔｌ动测试，电流通过间接测得，即Ｌ／Ｖ变　并接人取样电阻进行电流测试。在此，把被测电流转化为测试　

换。基于欧姆定律，将被测电流通过已知的取样电阻或标准电　

流过标准电阻Ｒ　上的电压　，再计算出电流，＝Ｖ．／Ｒ　，故在　

阻飓，通过测量取样电阻Ｒ　两端的电压　，即可得到被测电　

测试功耗时分为测试电源电压和电源电流２部分。　

流，＝Ｖ．／Ｒ　。为了实现不同量程的电流测量，可以选择不同的　电压测试原理：由于＋１５　ｖ电压较大，不宜直接测量，在此　

取样电阻。同时，计算机通过ＥＰＰ总线读出Ａ／Ｄ采集到的电　

采用分压的办法，８选１模拟开关选通道ｘ，，＋１５　Ｖ电压通过３　

压，再通过计算得到功耗，这样就实现了功耗的自动和在线测　

个电阻分压送人选通开关）【Ｉ，此时的电压增益可通过调节　

试。介绍了如何对常用几组电源＋２，４　Ｖ、＋１５　Ｖ、一１５　Ｖ和＋５　

Ｖ２０２来校准，由分压原理可确定＋１５　Ｖ电压的增益为１／５，若　

ｖ功耗的自动测试【２ｌ。　

计算机通过ＥＰＰ读取的Ａ／Ｄ转换结果为　，则实际电源模拟　

１自动测试电路组成　

电压值Ｖ＝ｖ／（１０００×５）。　

电源功耗自动测试电路的组成框图见图１。该电路可以同　

电流测试原理：８选１模拟开关选通道）（０，继电器关，先读　

时进行４组电源的功耗自动在线测试。计算机通过ＥＰＰ接口　出数字零点电压　，继电器开并接人取样电阻。考虑到电路的　

与测试电路相连，测试电源的电压时，即让电源经过电压／电流　

共模电压范围，如果直接在标准电阻上测电压，这样就会在运　

测试电路，测试电源的电流时，让电源通过一个标准电阻Ｒ。后　

放输入端产生很大的共模电压，该共模电压会使电路工作不正　

获得标准电阻上的压降，通过８选１模拟开关到放大器再进入　常，故在取样电阻之间接入一个对称式电路来减小共模电压，　

７１０９的输入端，计算机通过ＥＰＰ接口电路采集电源的输入电压　若读得取样电阻上的Ａ／Ｄ转换数字量为　，差分放大器增益　

和电流，最后对测试数据结果进行处理、存储、生成打印报表，　

调节为１５．５，取样电阻的阻值为０．５　Ｑ，则取样电阻上流经的模　

打印输出。　

拟电流，＝（ｖ２一　）／（１０００×１５．５×０．５）。　

１．１电压／电流测试电路　

在测试电路中，图２的８选１模拟开关选通，被测电压经过　

运放放大后到输出端Ｐ１，再送人到图３的ＩＣＬ７１０９接口电路的　

收稿日期：２００７—０１—２９收修改稿日期：２００７—０６—２７　

输入端Ｐ１．　

维普资讯

第ｌ１期　肖龙发等：电源功耗自动测试　６７　

阔１测试电路组成框图　

阔２＋ｌ５ｖ电源的电压／电流测试电路　

１．２　ＩＣＬ７１０９接口电路　

口的硬件电路在ＳＰＰ原电路的基础上加以改进，实现了自动生　

图３为ＩＣＬ７１０９芯片接口电路。１２位双积分型Ａ／Ｄ转换　

成控制信号并自动检测应答信号，而不需要用软件命令触发选　

通等控制信号与读取忙输入等状态信号，在１个ＩＳＡ总线周期　

内即可完成包括握手联络在内的一个字节数据的读／写操作。　

２软件实现　

器ＩＣＬ７１０９［３］是低速、高性能和高精度的数据采集系统和智能　

仪器的理想接口芯片，１２位数据及极性位和溢出位输出为三　

态，与ＴＴＬ电平兼容，分别由ＬＢＥＮ和邶ＥＮ选通输出。调节其参　

考输入电压为４．０９６　Ｖ，则其分辨力为１　ｍＶ，ＥＰＰ通过读取这１２　

位数据即数字电压　，再经过换算得到模拟电压　，　＝　

／１　０００．其最高转换速度可达３０次／ｓ，采用差分输人方式，输　

入阻抗高，有片内基准电源，工作电源为士５　Ｖ，低噪声，输入端　

有防静电的保护措施。　

图４为采用Ｉ丑ｂｗｉｎｄｏｗｓ／ＣⅥ［　］实现电源功耗测试流程图。　

首先ＥＰＰ自检，并设置和选择相应模拟开关通道号和继电器开　

关状态，进行测试和数据处理，在该测试项目结束后，存储测试　

结果，生成打印报表，打印输出。测试过程中，允许随时退出。　

＋１５　ｖ电源功耗测试主要程序如下：　

ｖｏｉｄ　ｐｏｗｅｒ

ｄｅｔｅｃｔ

１５ｖ（ｆｌｏａｔ＊ｓｏｕｒｃｅ，ｆｌｏａｔ＊ｖｏｌｔ—ｒｅｓｕ１ｔ，ｆｌｏａｔ　

双积分型Ａ／Ｄ转换器的特点是具有很强的抗工频干扰的　

＊ｃｕｒｒｅｎｔ，ｌｆｏａｔ　ｐｏｗｅｒ）　

｛　ｉｎｔ　ｚｅｒｏ，ｖｏｌｔ，ｏｗｅｐｒ＿ｖｏｈ，ｉｎｔｓｏｕｒｃｅ；　

ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｐｏｌ，ｏｖｅｒ；　

能力，尤其适用在噪声大、环境恶劣的工业生产现场。　

１．３　ＥＰＰ接口　

计算机并行口最初只是为打印输出而设计的，数据流向是　

单方向的（从ＰＣ机到打印机），只有少数的控制信号能双向传　

输，这种并行口（现在称之为标准并行口ＳＰＰ），速度为５０—１５０　

ｂｉｔ＇ｓ．随着计算机技术的发展及外设数据通信的需要，微机的并　

行口由原来的ＳＰＰ发展成为叮以双向、快速并行接口，即ＥＰＰ¨４；　

ｅｐｐｗｒ（０ｘ４３，０ｘ０５）；／／７１０９选择０通道，测试电源电流　

ＲＥＬＡＹ０３

ｓｙｎｃ—ｃｏｎｔｒｏｌ（０ｘＯ）；／／继电器关　

Ｄｅｌａｙ（１．５）；／／延时　

ＡＤ　ｒｅａｄ（＆ｚｅｒｏ，＆ｐｏｉ，＆ｏｖｅｒ）；／／读零点电压　

ＲＥＩＡＹ０３　ＳｙｆｌＣ　ｃｏｎｔｒｏｌ（Ｏｘ！）；／／２￣电器开，接人取样电阻Ｄｅｌａｙ（１．　

５）；／／延时　

（Ｅｎｈｅｎｃｅｄ　Ｐａｒａｌｌｅ１．Ｐｏｒｔ），其传输速率高达５００　ＫＢ／ｓ～２　ＭＢ／ｓ．接　

维普资讯

Ｉｒｔｓｔｎｍａｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｎｏｖ．２ＯＯ７　

图３删７１０９芯片接口电路　

压　

＊￥ＯＵＩ

．

ｔＣｅ＝（ｆｌｏａｔ）（ｉｎｔ＿ｏｕｒｓｃｅ）／１０００＊５；／／换算为浮点数电　

压（Ｖ）　

ｐｏｗｅｒ＝（＊ｓｏｕｒｃｅ）＊（＊ｃｕｎ￣ｎｔ）；　／／求电源功耗　

ＲＥＬＡＹ０３

ｓｙｎｃ＿ｃｏｎｔｏｌｒ（０ｘ０）；　／／关继电器　

一

｝　

３结果分析　

表１列出了手动测试（用ＨＰ３４４０１Ａ数字电压表）和自动测　

试得到的结果，其中的数值为８个测得数据的平均。从表１中　

可看出，自动测试与手动测试结果稍有偏差，主要原因是差分　

放大器增益未校正，此外，还存在零点漂移。为实现较高精度　

的自动测试，可在通道电路中加入零点和增益的自动校准［６］。　

实践证明，这种电源功耗自动测试设计方法是合理有效的。　

表１自动与手动测试结果比较　

参考文献：　

［１］古天祥，王厚军，习友宝，等．电子测量原理．北京：机械工业出版　

社，２００４：２０６．　

［２］张毅刚．自动测试系统．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，２００１．　

圈４测试流程图　

ＡＤ

ｒｅａｄ（＆ｖｏｌｔ，＆ｐｏｌ，＆ｏｖｅｒ）；／／读入取样电阻上的电压　

＿

［３］孝建兴．集成电路资料手册．北京：科教图书出版社，２ＯＯＯ．　

［４］王风云．ＥＰＰ协议下高速数字Ｉ／Ｏ设计及应用．仪表技术与传感　

器，２ＯＯ４（８）：１９—２０：２３．　

ｖｏｌｔ＝ｖｏｌｔ－ｚｅｒｏ；／／取样电阻电压减去零点电压　

＊ｖｄｔ

ｒｅｍｈ＝（ｆｌｏａｔ）（ｖｏｌｔ）／（１０００＊１５．５）；／／换算为浮点数电压　

＿

［５］张凤均．【丑ｂ　ｎｄｏ、幅／ｃⅥ开发入门和进阶．北京：北京航空航天大　

学出版社，２００１．　

［６］Ｘｉ　Ｙｍｂａｏ，Ｇｕ　Ｔｉａｎｘｉａｎｇ．Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｓｅｌｆ－ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　０ｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅ・　

（Ｖ）　

＊ｃｕｒｒｅｎｔ＝＊ｖｏｈ

ｒｅｓｕｌｔ／０．５；／／电流为电压与电阻的比值　

＿

ｍｅｒｉｔ　Ｓ咖．２００５　ｈｔｅｍａｔｉｏｎａｌ　ｃ０　ｏｎ　Ｃｏｎｍａｍｉｃａｔｉｃ＊ｔ，Ｃｉｒｃｕｉｔｓ　

ｅｐｐ＿ｗｒ（０ｘ４３，０ｘ０４）；／／ＩＣＬ７１０９选择１通道，测试电源电压　

Ｄｅｌａｙ（１．５）；／／延时　

ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍａｙ２（１０５，２：１３６２—１３６５．　

作者简介：肖龙发（１９８卜），硕士，主要研究方向为检测技术与自动化装　

置、虚拟仪器、测试技术及仪器。Ｅ－ｔｍｉｌ：￣ａｄｏｎｇｆａ４３１０＠Ｉａ３　ｃ衄ｌ　

ＡＤ：￣ａｄ（＆ｉｎｔ＿ｏｓｕｒｃｅ，＆ｐ０ｌ，＆ｏｖｅｒ）；／／读入分压电阻上的电