巧用Rigol_dl3021可編程電子負(fù)載設(shè)備拆解fpga控制器

想必大家對(duì)EEVBlog已經(jīng)不陌生了，有著豐富電子開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師Dave Jones在該網(wǎng)站上發(fā)布各種電子設(shè)備的拆解視頻，并對(duì)設(shè)計(jì)的一些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)給出專業(yè)的解說，近日在上傳的視頻中對(duì)一款電子負(fù)載設(shè)備進(jìn)行了拆解和說明。

電子負(fù)載的原理是控制內(nèi)部功率MOSFET或晶體管的導(dǎo)通量（量占空比大?。?靠功率管的耗散功率消耗電能的設(shè)備，它能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出負(fù)載電壓，精確調(diào)整負(fù)載電流，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)模擬負(fù)載短路。由于電子負(fù)載的特殊性能（提供強(qiáng)大的測(cè)試環(huán)境，以滿足不同的外界需求），故在電子儀器儀表中占有很大的一片市場(chǎng)，主要適用于各種電源、電池、適配器及需要電子負(fù)載測(cè)試場(chǎng)合。

圖1：Dave Jones拆解用的Rigol DL3021可編程電子負(fù)載設(shè)備

這款可編程直流電子負(fù)載售價(jià)499美元，能夠提供最大200w，150V/40A的模擬負(fù)載測(cè)試環(huán)境，屬于Rigol DL3000系列，此外該系列還包括DL3031（最大功率350w）以及DL3021A和DL3031A等型號(hào)，帶“A”的型號(hào)表示更快更好的反應(yīng)速度以及更準(zhǔn)確的精度調(diào)節(jié)。

相比一些低端的電子負(fù)載Rigol DL3021集成的控制器采用的是Xilinx Spartan-6 LX9 FPGA器件，雖然這款器件的資源只包括9152個(gè)邏輯單元，576Kbits的存儲(chǔ)和16個(gè)DSP單元，但是完全能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和控制功率的使用和變化情況。

圖2：Rigol DL3021集成Xilinx Spartan-6 LX9 FPGA控制器

此外從視頻中我們可以看出工程師還設(shè)計(jì)了一個(gè)子板，通過PCIe接口與主板進(jìn)行通信，子板的處理器采用的是飛思卡爾（Freescale/NXP）i.MX283多媒體應(yīng)用處理器和ARM 926EJ-S處理器，主要功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制面板上的諸多用戶接口，比如以太網(wǎng)接口、USB、RS-232和彩色顯示屏等。顯然我們看出工程師采用了微控制器結(jié)合FPGA器件的解決方案，從精度和實(shí)時(shí)性的角度考慮FPGA的并行處理能力能夠提供可靠、一致、確定的監(jiān)測(cè)結(jié)果，這也是高端電子負(fù)載產(chǎn)品所追求的效果。