ATtiny814功率分析儀

電路板圖如下：

描述

ATtiny814 功率分析儀

一、概述

帶有兩個高壓側(cè)電壓和電流傳感器的可編程電子恒流假負載，用于自動分析電源、DC/DC 轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓器、電池、充電器、電力消費者等。可以使用串行監(jiān)視器或提供的 python 腳本通過 USB 串行接口控制該設(shè)備。數(shù)據(jù)可以導出到電子表格程序或直接由 Python 腳本進行分析。

二、工作原理

ATtiny814 使用其內(nèi)部數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 控制電子假負載。其所有 5 個內(nèi)部參考電壓均用于獲得 DAC 的最大精度和分辨率。DAC 連接到一個運算放大器，該運算放大器充當一個控制 MOSFET 電阻的單位增益放大器。電壓和電流通過連接到分辨率為 4mV/1mA 的 INA219 的高側(cè) 8 mOhm 分流電阻器測量。第二個 INA219 連接到 PWR-IN 和 PWR-OUT 端子之間的另一個 8 mOhm 分流電阻器。功率分析儀通過 USB 連接到 PC 或 RaspberryPi?？梢酝ㄟ^串行監(jiān)視器或基于 GUI 的 Python 腳本向分析器發(fā)送命令。Analyzer 具有不同的內(nèi)置自動測試算法。收集的數(shù)據(jù)通過串行接口/USB 發(fā)送回 PC/RaspberryPi。ATtiny814 不斷測量散熱器的功率和溫度。它控制風扇并在溫度過高時切斷負載。

3. 測試算法

使用串行監(jiān)視器：可以通過串行監(jiān)視器發(fā)送相應(yīng)的命令來啟動測試算法。收集到的數(shù)據(jù)將顯示在串行監(jiān)視器中，并可導出到電子表格程序以進行進一步分析。

使用基于 GUI 的 python 應(yīng)用程序：這是最簡單的方法。一切都應(yīng)該是不言自明的。以下所有示例圖片均由此應(yīng)用程序創(chuàng)建。

命令：“l(fā)? maxloadcurrent[mA: 17..5000] ?minloadvoltage[mV: 0..26000] ”

示例：“l(fā) 2500 4200”

功率分析儀不斷將負載從 17 mA 增加到?最大負載電流。如果電壓低于?minloadvoltage ，它會自動停止。它通過串行接口以以下格式連續(xù)傳輸測量值：電流[mA] 電壓[mV] 功率[mW]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

命令：“g? maxloadcurrent[mA: 17..5000] ”

示例：“g 3000”

Power Analyzer 在 17 mA 和?maxloadcurrent之間快速改變負載。它通過串行接口以以下格式連續(xù)傳輸測量值：時間[ms] 電流[mA] 電壓[mV]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

命令：“e? maxloadcurrent[mA: 17..5000] ?minloadvoltage[mV: 0..26000] ”

示例：“e 4000 2500”

功率分析儀不斷將負載從 17 mA 增加到?最大負載電流。如果 TEST-IN 處的電壓低于?minloadvoltage ，它會自動停止。它通過串行接口以以下格式連續(xù)傳輸測量值：電流[mA] 電壓[mV] 效率[% * 10]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

命令：“b? maxloadcurrent[mA: 17..5000] ?minloadvoltage[mV: 0..26000] ”

示例：“l(fā) 1000 2700”

功率分析儀將恒流負載設(shè)置為?maxloadcurrent。如果電壓降至?minloadvoltage以下?，它會不斷降低負載以保持?minloadvoltage。如果負載電流降至 0mA，它會自動停止。它通過串行接口以以下格式連續(xù)傳輸測量值：時間[s] 電流[mA] 電壓[mV] 容量[mAh]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

命令：“m?間隔[ms: 2..65535]?持續(xù)時間[s: 1..65535] ”

示例：“m 18000 18000”

?功率分析儀在整個?持續(xù)時間內(nèi)以每個間隔測量傳送到測試設(shè)備的電壓、電流和功率?。它通過串行接口以以下格式連續(xù)傳輸測量值：時間[ms] 電流[mA] 電壓[mV]（由 SEPERATOR 字符串分隔）。

4. 備注

為 MOSFET 使用帶有 5V 風扇的優(yōu)質(zhì)散熱器！將 10K 3950B NTC 熱敏電阻連接到靠近 MOSFET 的散熱器上！

小心高功率負載！進行一些測試，以確定您的冷卻解決方案可以實現(xiàn)什么！

由于廉價運算放大器的限制，最小負載電流約為 17mA。如果您愿意，您可以選擇更好的運算放大器（必須具有相同的引腳排列，必須是軌到軌且單位增益穩(wěn)定），但在大多數(shù)情況下，這不是必需的。

最大負載電流為 5A，但對于小電壓，它可能會更小。

最大 PWR-IN/PWR-OUT 電流為 8A。

請勿超過所有連接器上 26V 的最大電壓！

為了使設(shè)計更簡單，包括 USB 在內(nèi)的所有連接器都共用一個接地點。在進行測試設(shè)置時請記住這一點，以避免接地回路或短路。在分析儀和 PC 之間使用 USB 隔離器不是一個壞主意！

· 您需要一個 UPDI 編程器來上傳固件。該軟件仍在開發(fā)中?？赡軙幸恍┬″e誤。未來將添加新的功能和測試算法。

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