基于PSoC的防高壓電容測量設計與實(shí)現

　　防高壓電容測量外圍電路設計

　　圖3是基于PSoC進(jìn)行電容測量的外圍電路，充電測量時(shí)，PSoC內的IDAC(可編程恒流源)通過(guò)Cap test引腳輸出恒定電流經(jīng)過(guò)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(huì )線(xiàn)性增高，一旦達到參考電壓Vref時(shí)，PSoC內部的比較器就會(huì )翻轉產(chǎn)生控制信號給PSoC內的微控制器，微控制器就會(huì )將計數結果取走進(jìn)行容值計算與顯示，從而容值測量;同時(shí)比較器翻轉中斷信號也會(huì )觸發(fā)放電控制引腳Ctrl置高，將NMOS管導通，為CX,C8提供放電電路。在此還有一個(gè)PMOS管未提及的作用。這個(gè)PMOS管就是用來(lái)專(zhuān)門(mén)為了防高壓而設計的。當帶高壓電荷(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(shí)，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(huì )瞬間導通，一直導通到CX上的電壓 低于VDD，PMOS管才會(huì )關(guān)閉。所以PMOS管構成了高壓硬件放電通路，從而確保PSoC不會(huì )受到高壓電荷長(cháng)時(shí)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的耐壓指標對普通的電子工程師來(lái)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電阻加大或選擇導通電流更大的PMOS管。

　　圖3 電容測量外圍電路

　　PSoC模塊配置設計

　　圖4是PSoC內部模塊配置圖，如上所述，充電測量電路主要由恒流源，比較器和計數器組成。由于PSoC內部集成了可編程恒流源硬件模塊，因此不需要配置，所以我們只需用PSoC內部可編程模塊構建比較器和計數器部分。事實(shí)上，在PSoC開(kāi)發(fā)軟件Designer里已構建好了包括比較器和計數器等大量的用戶(hù)模塊。用戶(hù)只需在PSoC Designer里選擇比較器和計數器，然后放置和參數配置，最后點(diǎn)擊底層驅動(dòng)生成即可完成比較器和計數器的硬件構造和生成供應用程序調用的底層驅動(dòng)接口應用函數。

　　圖4 PSoC內部模塊配置圖

　　軟件設計

　　整個(gè)測量系統的軟件如圖5所示，主要分為主程序和中斷處理子程序兩部分。

　　主程序流程圖 中斷處理流程圖

　　圖5 電容測量軟件流程圖

　　結語(yǔ)

　　該方案具有電路簡(jiǎn)單，外圍元器件少，成本低，耐高壓，寬量程，高精度，測量方便等特點(diǎn)，可方便地實(shí)現單片電容容量測試產(chǎn)品或子系統