基于CPLD的電源板性能檢測系統優化論述

陶俊 吳杰 孫陽

摘要：現代化社會背景下，為切實滿足電源板性能的檢測工作，提高電源板工作性能，確保電源板可靠性，需要與時俱進，不斷優化電源板性能檢測系統。基于此，本文提出了一種基于CPLD的電源板性能檢測系統優化設計方案，以電源板性能測試系統優化設計的重要性為切入點，簡單介紹了CPLD控制器的優點及應用優勢，并對系統軟硬件設計進行了分析。

關鍵詞：CPLD;電源板;性能檢測;系統優化

一、電源板性能檢測系統優化的重要性

電源板屬于產品生產中的短板部件，生產任務重的情況下，電源板上的關鍵器件又是外購件，暫時不可替換。據相關測試顯示，7%左右的整機出現過無法預料的不能正常啟動情況，經過專業技術人員分析鑒定，是電源板上安裝的DC/DC電源模塊出現性能問題，理論上可通過示波器以及可編程電源人為觀察篩選出質量不合格產品，將供電電源進行開啟15秒，關閉6秒的操作方式，重復這一步驟500次，觀察記錄電源板是否有跌落的方法，從而將不合格產品篩選出來，但是示波器和可編程電源價格昂貴，無法實現大批量購買，而且人為觀察需要生產人員高度集中注意力，容易出現視覺疲勞而造成結果誤差，所以為滿足生產需求，需優化電源板性能檢測系統，保證生產質量和效率。

二、CPLD控制器

CPLD是一種新型集成電路，在數字化生產研發中具有明顯優勢，CPLD的應用可以解決很多生產設計中的問題。

（一）集成度較高

CPLD的單片內部包含數十萬個晶體管，并且隨著我國社會發展及制造工藝的進步，晶體管數量仍會持續不斷提高，CPLD的高集成度可以在單片內部實現較為復雜的功能，從而為生產性能奠定良好基礎。

（二）速度較快

CPLD速度非常快，CPLD的應用可以完全忽略生產中的延時問題，有效提高生產效率及質量。

（三）邏輯組合功能較強

在設計電源板性能檢測系統時，需要很多邏輯電路來實現片選、隔離、增加驅動等功能，而CPLD內部包含很多門電路、觸發器以及連線資源等，完全符合電源板性能測試系統設計需求，為電源板性能測試系統優化提供基礎條件。

（四）豐富的I/O資源

電源板性能測試系統設計中，需要大量的I/O口，比如開關量輸入、保護與信號輸出、信號復歸、液晶接口、工作狀態指示以及AD轉換等回路的控制，CPLD擁有豐富的I/O資源，一般只需要選取單個中等規模的器件，便可滿足電源板性能測試系統優化設計需求。

（五）方便修改完善

電源板性能檢測系統設計中，經常會因各種問題需要修改設計，而CPLD可重復編程的特點使整個設計只要在外部連線定義確定的情況下，便可以邊調試邊修改完善不需要重新制作電路板，有效提高了工作效率。

（六）較強保密性

常規芯片在保護硬件的時候具有較強透明性，不利于技術保密，而CPLD可以提供很好保密手段，讓設計者可以通過芯片內部實現功能需要而不外現，并且很多CPLD自身帶有加密位置可以有效防止內部邏輯設計泄露。

基于CPLD的電源板性能檢測系統設計，不僅可以節約大量設計研發時間，縮短研制周期，還可以有效節約研發成本，并提高測試系統可靠性。CPLD是由邏輯陣列塊多接口布線池、全局信號樹、用戶儲存塊、多電壓內核以及IO接口組成，其中主要由邏輯陣列塊完成邏輯功能。

三、優化系統測試需求分析

（一）供電分析

1、電源板為主板提供5V直流DC/DC電源。

2、電源板為顯示屏提供12V直流DC/DC電源。

（二）可行性分析

據上文所說，影響整機啟動可靠性的主要原因是供電DC/DC電源模塊性能瓶頸造成的，為優化電源模塊性能，可通過電源板性能檢測系統測試，查找故障模塊，并及時解決問題，為后續生產任務提供保障，提高生產質量。

四、優化總體設計

在進行電源板啟動測試過程中，可以控制顯示屏電源的供電，同時輔以示波器配合觀察輸出電壓的變化情況，如果出現整機無法啟動的現象，通過觀察顯示屏電源電壓的變化趨勢，分析差距，從而找到解決方法。

（一）硬件優化設計

電源板性能檢測系統硬件主要由MOS控制器CPLD，控制器，按鍵顯示報警器，采樣以及示波器構成，如下圖所示：

（二）軟件優化設計

電源板性能檢測系統，的軟件為verilog，語言編程，檢測系統整體主要由change16-10、key_funcmod、dxdc、smg_basemod，四部分組成，具體結構圖如下所示：

軟件優化設計過程中，應全面考慮電源板檢測系統的完整性要求、自動化程度要求以及測試掃描速度要求。

結束語：

綜上所述，電源板性能檢測系統，主要采用模塊化設計，測試到整機異常工作狀態的關鍵原因是電源板上的電源模塊DC/DC性能不穩定。針對此，文中從硬件設計及軟件設計兩方面提出電源板性能檢測系統優化設計方案，其中硬件部分主要用于控制輸入電源及輸出電壓;軟件部分主要采用verilog語言編程，具有對電源板輸入電源、輸出電壓、報警暫停及是否通過測試的指示功能。

參考文獻

[1]胥猛. 基于CPLD的電源板性能檢測系統設計[J]. 電子設計工程， 2019， 27（07）：124-127.

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