2.3 控制模块

　　各级电压采用电池分组串联方式，需通过开关电路实现。为避免单片机晶振噪声干扰，故采用各通道独立逻辑控制[5]。

　　以共地端为V0，通过开关组合将不同电压导向输出端口，每路设1 A保险丝保护电池,电压组合如图3所示。

　　固体继电器体积小，工作可靠，但场效应管工作方式导通时会产生很大干扰。如采用独立电源给电磁继电器线圈供电，则触点不受线圈电磁干扰，更加可靠。

　　控制系统由计数器配合译码器组成，按键触发一次切换下一个通道，实现从27 V~43 V各级输出偏压的转换。控制系统如图4所示。

　　按键触发计数，防抖电路可防止单次按键多次计数。计数器输出接译码器，设计有复位电路，上电后自动清零。

　　电压输出经过反相器提供负偏压，其对应电压输出进入计数器。

　　为防止控制系统电路板供电影响输出偏压值的热噪声，因此采用镍氢电池供电。设计工作电压为6 V~9 V，采用5节电池串联给反相器、译码器、计数器等芯片供电， 以两组并联增大容量， 独立供电所采用的电路如图5所示。

　　2.4 输出与显示模块

　　整体供电设备采用特制机箱，分为前、后面板。后面板为充电面板，用于连接充电电源；前面板为主面板，布局如图6所示。

　　主面板分为显示区域、控制区域、指示区域、接口区域：

　　(1)显示区域：以四位半数显电压表显示10 V供电和输出多路偏压值，在测试时关闭数显与电路，降低输出干扰；

　　(2)控制区域：总电源、测电压、测电流开关用于系统功能控制，切换档位按钮用于顺序提供各级测试偏压值；

　　(3)指示区域：以指示灯方式提示目前所处的各种工作状态；

　　(4)接口区域：输出航空插头引出测试偏压，测电流电感厂家插口可接电流表显示数据；

　　(5)后面板上主要是充电接口，以相近插头色彩分别对应各电池组充电接口。

3 性能测试

　　主要测试参数为各级偏压实际输出值与设备显示值差、各级偏压输出热噪声强度。测试过程在防静电实验室内进行，测试环境温度控制在25℃，湿度控制在55%。

　　3.1输出偏压测试

　　在电池组充满条件下，用四位半万用表电压档测试各级输出偏压，所得测试数据如表2所示。

　　经多次测试表明，各级偏压显示值与实际输出值差在0.19 V以下，精度可控制在0.001%之内，可满足使用要求。

　　3.2 输出偏压热噪声测试

　　采用专用热噪声测试仪对各级输出偏压进行测试，因热噪声源于电子的热运动，故所测得的热噪声数据属于矢量值。

　　先将测试仪测量端口正负极用导线短接，测得噪声为仪器内部热噪声N0；再将各级偏压与仪器测试正负端相联，启动电源后仪器显示热噪声Nr。

　　为消除仪器本身热噪声影响，如式(2)所示进行数据处理：

　　所得数据Nn即为该级输出偏压的热噪声强度均方根。各级所测得数据如表3所示。

　　测试数据显示，随输出偏压升高，热噪声强度有上升趋势。这可能因串联电池数量增多，内阻增大所致。但各级输出偏压热噪声强度均方根值都低于0.6 μV，该系统对热噪声筛选测试过程并不会构成明显的影响。

　　本文通过热噪声源分析、系统规划、供电方式选择、器件特性分析与筛选、控制电路设计等途径构建超低噪声电源系统。测试结果表明，该热噪声测试电源系统输出热噪声强度控制在0.6 μV以内，可满足高精度热噪声元器件测试要求。运行中发现，因串联数量大，各节电池充放电过程不均，直接影响电池的使用寿命，这可能是由于各电池内阻差异所致。如对各节电池进行充放电监控，可有效延长电池使用寿命，但监控系统投入可能高于电池更换成本，这需要进一步实验和研究。大电流电感

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