巧用Rigol_dl3021可编程电子负载设备拆解fpga控制器

想必大家对EEVBlog已经不陌生了，有着丰富电子开发经验的工程师Dave Jones在该网站上发布各种电子设备的拆解视频，并对设计的一些优点和缺点给出专业的解说，近日在上传的视频中对一款电子负载设备进行了拆解和说明。

电子负载的原理是控制内部功率MOSFET或晶体管的导通量（量占空比大小）,靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流，同时可以实现模拟负载短路。由于电子负载的特殊性能（提供强大的测试环境，以满足不同的外界需求），故在电子仪器仪表中占有很大的一片市场，主要适用于各种电源、电池、适配器及需要电子负载测试场合。

图1：Dave Jones拆解用的Rigol DL3021可编程电子负载设备

这款可编程直流电子负载售价499美元，能够提供最大200w，150V/40A的模拟负载测试环境，属于Rigol DL3000系列，此外该系列还包括DL3031（最大功率350w）以及DL3021A和DL3031A等型号，带“A”的型号表示更快更好的反应速度以及更准确的精度调节。

相比一些低端的电子负载Rigol DL3021集成的控制器采用的是Xilinx Spartan-6 LX9 FPGA器件，虽然这款器件的资源只包括9152个逻辑单元，576Kbits的存储和16个DSP单元，但是完全能够实时监控和控制功率的使用和变化情况。

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

此外从视频中我们可以看出工程师还设计了一个子板，通过PCIe接口与主板进行通信，子板的处理器采用的是飞思卡尔（Freescale/NXP）i.MX283多媒体应用处理器和ARM 926EJ-S处理器，主要功能是实现设备控制面板上的诸多用户接口，比如以太网接口、USB、RS-232和彩色显示屏等。显然我们看出工程师采用了微控制器结合FPGA器件的解决方案，从精度和实时性的角度考虑FPGA的并行处理能力能够提供可靠、一致、确定的监测结果，这也是高端电子负载产品所追求的效果。