基于PSoC的防高壓電容測量設(shè)計與實現(xiàn)(08-100)

　　根據(jù)上面所述的充電法電容參數(shù)測量特點，如果需要設(shè)計一款只測電容容量參數(shù)，而且能防高壓的電容測試系統(tǒng)，那么問題的關(guān)鍵就集中到一點：具有一個大范圍，高精準(zhǔn)，可編程的恒流源。事實上，我們在上面介紹PSoC時已經(jīng)提到了，PSoC都具有可實現(xiàn)充電法測量電路所需的比較器，計數(shù)器之外的可編程模擬和數(shù)字模塊之外，還具有可編程恒流源(IDAC)硬件資源。因此，基于PSoC來實現(xiàn)一個耐高壓，寬量程，高精度，低成本的電容容量測試系統(tǒng)會是一件很容易做到的事情。

　　基于PSoC的防高壓電容容量測量方案實現(xiàn)

　　根據(jù)我們上面對基于PSoC的防高壓電容容量測量方案的可行性，實現(xiàn)拓樸以及PSoC 內(nèi)部架構(gòu)的闡述，我們可以知道要實現(xiàn)這一方案需要做如下幾部分設(shè)計：防高壓測量外圍電路設(shè)計，PSoC模塊配置設(shè)計和測量軟件設(shè)計。下面我們將對其分別進(jìn)行介紹。

　　防高壓電容測量外圍電路設(shè)計

　　圖3 電容測量外圍電路

　　圖3是基于PSoC進(jìn)行電容測量的外圍電路，充電測量時，PSoC內(nèi)的IDAC(可編程恒流源)通過Cap test引腳輸出恒定電流經(jīng)過R13,R12分別對待測電容CX和已知電容容量C8充電，Cap test引腳上的電壓就會線性增高，一旦達(dá)到參考電壓Vref時，PSoC內(nèi)部的比較器就會翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生控制信號給PSoC內(nèi)的微控制器，微控制器就會將計數(shù)結(jié)果取走進(jìn)行容值計算與顯示，從而容值測量;同時比較器翻轉(zhuǎn)中斷信號也會觸發(fā)放電控制引腳Ctrl置高，將NMOS管導(dǎo)通，為CX,C8提供放電電路。在此還有一個PMOS管未提及的作用。這個PMOS管就是用來專門為了防高壓而設(shè)計的。當(dāng)帶高壓電荷(比VDD電源高的電壓電荷)的待測電容CX放到測試夾具進(jìn)行測試時，PMOS管的源極S電壓就變?yōu)榇郎y電容上的電壓值，由于PMOS管的柵極電壓近似為VDD,因此PMOS管就會瞬間導(dǎo)通，一直導(dǎo)通到CX上的電壓 低于VDD，PMOS管才會關(guān)閉。所以PMOS管構(gòu)成了高壓硬件放電通路，從而確保PSoC不會受到高壓電荷長時間的沖擊。圖中電阻R12為330Ω，PMOS管的工作電流為1A，因此，采用該電路可耐1A×330Ω=330V的高壓電荷。330V的耐壓指標(biāo)對普通的電子工程師來講一般是足夠了，因為常用的電子電器產(chǎn)品的交流電為220V。當(dāng)然如果還需要耐更高的電壓信號，可以將R12電阻加大或選擇導(dǎo)通電流更大的PMOS管。

　　PSoC模塊配置設(shè)計

　　圖4 PSoC內(nèi)部模塊配置圖