一种辅助开关节点电阻测试系统用供电电路设计方法技术方案

本发明专利技术涉及一种辅助开关节点电阻测试系统用供电电路设计方法，包括下述步骤：模拟电源采用两路模拟供电：第一路供电是模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚的专用供电，由电容C16、电容C17、电容C18和稳压芯片VR2组成，第二路供电是测试回路的专用供电，由电容C25、电容C26、电容C27和稳压芯片VR4组成；除了测试回路和模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚的供电，测试系统其它部分的供电均由数字电源提供，数字电源由数字总开关K1、USB1、稳压芯片VR1、电容C7、电容C8和电容C9组成。本发明专利技术的优点在于：对模拟信号与数字信号做了严格的区分，采用完全分隔的电源供给，避免了高频信号通过共同的电源‑地回路对两种电信号产生干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种辅助开关节点电阻测试系统用供电电路设计方法
本专利技术涉及隔离开关测试领域，特别涉及一种辅助开关节点电阻测试系统用供电电路设计方法。
技术介绍
敞开式隔离开关为变电站的重要设备之一，其可靠性对电网的安全稳定运行意义重大，然而也经常发生支柱瓷绝缘子断裂的事故，原因大多为瓷瓶质量不良、法兰胶装不良、锈蚀等原因造成。受损部位包括支柱瓷绝缘子断裂或导电臂的金属管箍断裂；因此，分析隔离开关在强台风作用下的失效原因，优化绝缘子结构性能，采取相应的防风减灾措施，保证隔离开关在超强台风作用下可靠运行，十分必要。由于隔离开关的特殊性，一般在隔离开关生产结束后，都需要对隔离开关进行多项不同的检测，例如，分合闸到位状态检测、操作力矩与转角检测、辅助开关节点电阻检测、同期性检测等等。而上述的这些检测中，在进行辅助开关节点电阻检测，往往都需要使用到测试系统来配合进行检测。而供电则是整个测试系统运行的基础，稳定的供电给精确测量辅助开关接触电阻提供了可能。测试系统存在两种电路：模拟电路和数字电路。使用、处理模拟信号的电路，就是模拟电路，使用、处理数字信号的电路，就是数字电路。模拟信号可以理解为自然信号，在取值上和时间上是连续的，信号频率都比较低，对高频电磁干扰比较敏感。数字信号在取值上和时间上是离散的，通常电压较低（5V以下），但频率很高。在两种电路信号都存在的电路系统中，如果不对其信号线、供电和地线做区分，高频信号将通过共同的电源-地回路对两种电信号产生干扰。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种避免信号产生干扰的辅助开关节点电阻测试系统用供电电路设计方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种辅助开关节点电阻测试系统用供电电路设计方法，其创新点在于：测试系统包括测量回路、滤波器、模数转换芯片ADS1255、SPI接口、主控芯片、USB模块、上位机PC，在进行测量时，待测电阻接入测量回路后，测量回路的输出电压经过滤波器的滤波电路后被模数转换芯片ADS1255放大、采样和转换，得到可供读取和处理的输出电压的数字值，在通过SPI接口把数据传输给主控芯片，主控芯片把收集到的数据进一步处理，进行软件滤波和计算，通过输出电压和电阻的关系得到待测电阻的阻值，主控芯片通过USB模块与上位机PC建立连接，将最终数据呈现给用户，整个测试系统的供电分为模拟电源和数字电源两部分；供电电路设计方法包括下述步骤：S1模拟电源的转换与稳压：模拟电源的供电划分，模拟电源给两个部分供电，一是测试回路，二是模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚，根据供电要求设计两路模拟供电：第一路供电是模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚的专用供电，由电容C16、电容C17、电容C18和稳压芯片VR2组成，稳压芯片VR2的电源输入端VBAT直接来自电池电源信号，电压值根据电池容量的大小从6.9V到8.1V之间变动，电池接入到稳压芯片VR2的Vin引脚，同时在稳压芯片VR2的Vin侧对模拟地AGND接10uF的C16电容进行输入端滤波，根据稳压芯片VR2的特性，Vout端输出的电压将稳定在4.75V到5.25V之间，通常为5.0V，紧跟着连接了10uF的电容C17和100nF的电容C18对模拟地，进一步对输出的模拟5v电压滤波，保证其给模数转换芯片ADS1255供电的稳定性；第二路供电是测试回路的专用供电，由电容C25、电容C26、电容C27和稳压芯片VR4组成，稳压芯片VR4的输入端Vin同样接入电池，不同的是，由于测试回路对供电的噪声敏感，要求纹波尽可能低，稳压芯片VR4的输入端对模拟地的滤波电容C25换为10uF的钽电容，稳压芯片VR4的输出端Vout可以得到典型值为6V的模拟电源，同时在稳压芯片VR4的输出侧用一个10uF的钽电容C25和100nf的电容C27对模拟地滤波以确保6V模拟电源的稳定性；S2数字电源的转换与稳压：除了测试回路和模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚的供电，测试系统其它部分的供电均由数字电源提供，数字电源部分对供电质量的要求并不高，并且由于数字电路中信号频率较高，数字电源难免有高频噪声产生，为了做到绝对的模拟数字电源隔离以避免数字信号对模拟信号的干扰，这部分电源从USB部分引出；数字电源由数字总开关K1、USB1、稳压芯片VR1、电容C7、电容C8和电容C9组成，USB模块的mini-USB接口USB1通过线缆与PC上位机USB-A接口连接，USB1的引脚1-VCC即可得到最大5V的电压，通常在4.8V以上，引出后先和数字总开关K1相接以确保数字信号部分可以通过数字总开关K1断电，从USB1的引脚1VCC得到的5V信号直接输入稳压芯片VR1的Vin引脚，同样的在此输入端对数字地通过100nF的电容C7滤波，这样在稳压芯片VR1的Vout端就可以得到可供主控芯片使用的3.3V数字电源，稳压芯片VR1的输出端Vout对地接100nF的电容C8和10uF的电容C9滤波来保证电源质量。进一步的，所述测试系统还配备有J-Link调试模块，上位机PC与主控芯片之间通过J-Link调试模块建立连接，实现程序的升级和在线调试，J-Link调试模块也由数字电源供电。进一步的，所述步骤S1中，模拟电源的供电要求为：根据国标对于测试1级和2级辅助触点电阻的测试要求，测试回路需要6v的直流电源；根据模数转换芯片ADS1255的datasheet中的要求，AVDD引脚需要3.3V~5V的供电。进一步的，所述步骤S2中，数字电源的供电要求为：主控芯片需要3.3V电源，J-Link测试模块需要3.3V电源，模数转换芯片ADS1255的DVDD引脚需要3.3~5V的供电，以及其它的必要的外围指示电路也需要3.3~5V的电源。本专利技术的优点在于：在本专利技术中，为了测试系统能够稳定测量，抗干扰能力强，模数转换芯片ADS1255需要有稳定的供电，其中包括DVDD数字供电，因此，单独设计了由电池供电，电容C19、电容C20、电容C21和稳压芯片VR3构成一路数字电源，专门供给ADS1255的DVDD引脚，一路电池电源提供的6.9~8.1V信号先经过10uF的电容C19对数字地滤波后接入稳压芯片VR3的Vin引脚，这样Vout能工得到典型值3.3V的稳压电源信号，同样的用10uF的电容C20和100nF的电容C21在电源输出端对数字地进行二次滤波，以提升抗扰能力。另外，通过钽电容的配合，由于使用金属钽做介质，不需要像普通电解电容那样使用电解液，其工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜，在工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所在的性能，使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力，而不致遭到连续的累积性破坏。本专利技术的设计方法，在设计电路时对模拟信号与数字信号做了严格的区分，采用完全分隔的电源供给，避免了高频信号通过共同的电源-地回路对两种电信号产生干扰。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。...

【技术保护点】
1.一种辅助开关节点电阻测试系统用供电电路设计方法，其特征在于：测试系统包括测量回路、滤波器、模数转换芯片ADS1255、SPI接口、主控芯片、USB模块、上位机PC，在进行测量时，待测电阻接入测量回路后，测量回路的输出电压经过滤波器的滤波电路后被模数转换芯片ADS1255放大、采样和转换，得到可供读取和处理的输出电压的数字值，在通过SPI接口把数据传输给主控芯片，主控芯片把收集到的数据进一步处理，进行软件滤波和计算，通过输出电压和电阻的关系得到待测电阻的阻值，主控芯片通过USB模块与上位机PC建立连接，将最终数据呈现给用户，整个测试系统的供电分为模拟电源和数字电源两部分；/n供电电路设计方法包括下述步骤：/nS1 模拟电源的转换与稳压：/n模拟电源的供电划分，模拟电源给两个部分供电，一是测试回路，二是模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚，根据供电要求设计两路模拟供电：/n第一路供电是模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚的专用供电，由电容C16、电容C17、电容C18和稳压芯片VR2组成，稳压芯片VR2的电源输入端VBAT直接来自电池电源信号，电压值根据电池容量的大小从6.9V到8.1V之间变动，电池接入到稳压芯片VR2的Vin引脚，同时在稳压芯片VR2的Vin侧对模拟地AGND接10uF的C16电容进行输入端滤波，根据稳压芯片VR2的特性，Vout端输出的电压将稳定在4.75V到5.25V之间，通常为5.0V，紧跟着连接了10uF的电容C17和100nF的电容C18对模拟地，进一步对输出的模拟5v电压滤波，保证其给模数转换芯片ADS1255供电的稳定性；/n第二路供电是测试回路的专用供电，由电容C25、电容C26、电容C27和稳压芯片VR4组成，稳压芯片VR4的输入端Vin同样接入电池，不同的是，由于测试回路对供电的噪声敏感，要求纹波尽可能低，稳压芯片VR4的输入端对模拟地的滤波电容C25换为10uF的钽电容，稳压芯片VR4的输出端Vout可以得到典型值为6V的模拟电源，同时在稳压芯片VR4的输出侧用一个10uF的钽电容C25和100nf的电容C27对模拟地滤波以确保6V模拟电源的稳定性；/nS2 数字电源的转换与稳压：/n除了测试回路和模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚的供电，测试系统其它部分的供电均由数字电源提供，数字电源部分对供电质量的要求并不高，并且由于数字电路中信号频率较高，数字电源难免有高频噪声产生，为了做到绝对的模拟数字电源隔离以避免数字信号对模拟信号的干扰，这部分电源从USB部分引出；/n数字电源由数字总开关K1、USB1、稳压芯片VR1、电容C7、电容C8和电容C9组成，USB模块的mini-USB接口USB1通过线缆与PC上位机USB-A接口连接，USB1的引脚1-VCC即可得到最大5V的电压，通常在4.8V以上，引出后先和数字总开关K1相接以确保数字信号部分可以通过数字总开关K1断电，从USB1的引脚1VCC得到的5V信号直接输入稳压芯片VR1的Vin引脚，同样的在此输入端对数字地通过100nF的电容C7滤波，这样在稳压芯片VR1的Vout端就可以得到可供主控芯片使用的3.3V数字电源，稳压芯片VR1的输出端Vout对地接100nF的电容C8和10uF的电容C9滤波来保证电源质量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种辅助开关节点电阻测试系统用供电电路设计方法，其特征在于：测试系统包括测量回路、滤波器、模数转换芯片ADS1255、SPI接口、主控芯片、USB模块、上位机PC，在进行测量时，待测电阻接入测量回路后，测量回路的输出电压经过滤波器的滤波电路后被模数转换芯片ADS1255放大、采样和转换，得到可供读取和处理的输出电压的数字值，在通过SPI接口把数据传输给主控芯片，主控芯片把收集到的数据进一步处理，进行软件滤波和计算，通过输出电压和电阻的关系得到待测电阻的阻值，主控芯片通过USB模块与上位机PC建立连接，将最终数据呈现给用户，整个测试系统的供电分为模拟电源和数字电源两部分；
供电电路设计方法包括下述步骤：
S1模拟电源的转换与稳压：
模拟电源的供电划分，模拟电源给两个部分供电，一是测试回路，二是模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚，根据供电要求设计两路模拟供电：
第一路供电是模数转换芯片ADS1255的AVDD引脚的专用供电，由电容C16、电容C17、电容C18和稳压芯片VR2组成，稳压芯片VR2的电源输入端VBAT直接来自电池电源信号，电压值根据电池容量的大小从6.9V到8.1V之间变动，电池接入到稳压芯片VR2的Vin引脚，同时在稳压芯片VR2的Vin侧对模拟地AGND接10uF的C16电容进行输入端滤波，根据稳压芯片VR2的特性，Vout端输出的电压将稳定在4.75V到5.25V之间，通常为5.0V，紧跟着连接了10uF的电容C17和100nF的电容C18对模拟地，进一步对输出的模拟5v电压滤波，保证其给模数转换芯片ADS1255供电的稳定性；
第二路供电是测试回路的专用供电，由电容C25、电容C26、电容C27和稳压芯片VR4组成，稳压芯片VR4的输入端Vin同样接入电池，不同的是，由于测试回路对供电的噪声敏感，要求纹波尽可能低，稳压芯片VR4的输入端对模拟地的滤波电容C25换为10uF的钽电容，稳压芯片VR4的输出端Vout可以得到典型值为6V的模拟电源，同时在稳压芯片VR4的输出侧用一个10uF的钽电容C25和100nf的电容C27对模拟地滤波以确保6V模拟电源的稳定性；

【专利技术属性】
技术研发人员：王柳，刘敏，吉雪龙，陈洁，肖越，张永飞，
申请(专利权)人：江苏省如高高压电器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32