CN107238807A - 一种智能型电源参数检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能型电源参数检测装置，属于电源检测装置领域，电源参数检测装置包括嵌入式控制器、信号采集电路、驱动电路、以及功率电路，所述信号采集电路的电流采样端通过第一隔离放大电路与所述嵌入式控制器的第一信号输入端相连，所述信号采集电路的电压采样端通过第二隔离放大电路与所述嵌入式控制器的第二信号输入端相连，所述嵌入式控制器的PWM信号输出端通过光耦隔离电路、滤波电路与所述驱动电路的信号输入端相连。本发明提供的智能型电源参数检测装置，能够对电流、电压等检测量隔离放大，检测快速准确，能够实现定电压、定电流、定电阻及定功率四种检测模式。
Description
技术领域
本发明涉及电源检测装置领域，更具体的，涉及一种智能型电源参数检测装置。
背景技术
在电子信息时代，直流稳压电源是一种应用最为广泛的电能供给装置，其广泛应用于手机、笔记本、玩具、实验仪器等一些列需要直流电源的设备。直流稳压电源稳定性及可靠性与电子产品的稳定性及可靠性息息相关，电源的不稳定不仅容易造成电子产品性能的不稳定，而且容易出现过热现象，性能优异的直流稳压电源往往是电子产品长时间正常使用的重要保障。怎样能保证直流稳压电源具有优异的性能呢？首先需要对直流稳压电源的性能参数进行检测，获取直流稳压电源的几个基本参数，例如：功率和效率参数等，以便生产及时对电子产品的质量进行调整及质检。
中国专利文献公开号CNCN101191825U公开了一种直流电源检测装置，包括一多段分压电路、一模拟数字转换器和一控制器。所述多段分压电路包括至少两电子开关、至少两分路电阻和一主路电阻，所述电子开关的第一极分别通过对应的分路电阻与所述主路电阻的第一端相连，所述电子开关的第二极接地，所述主路电阻的第二端与待测直流电源相连，所述模拟数字转换器与所述主路电阻的第一端相连，所述控制器与所述模拟数字转换器和所述电子开关的第三极相连，所述控制器根据所述模拟数字转换器的输出控制相应的电子开关导通，使与所述导通的电子开关相连的分路电阻与地导通。这种直流电源检测装置在参数检测的过程中并没有将不同的检测量进行隔离放大，检测的稳定性和精度不高，难以对产品的质量好坏进行评价。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种智能型电源参数检测装置，能够对电流、电压等检测量隔离放大，检测快速准确，能够实现定电压、定电流、定电阻及定功率四种检测模式，且被检测电源接入方法，能够有效的提升电源制造商的生产效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种智能型电源参数检测装置，包括嵌入式控制器、信号采集电路、驱动电路、以及功率电路，所述信号采集电路的电流采样端通过第一隔离放大电路与所述嵌入式控制器的第一信号输入端相连，所述信号采集电路的电压采样端通过第二隔离放大电路与所述嵌入式控制器的第二信号输入端相连，所述嵌入式控制器的PWM信号输出端通过光耦隔离电路、滤波电路与所述驱动电路的信号输入端相连，所述驱动电路通过所述功率电路与所述信号采集电路的信号输出端相连，所述信号采集电路采集的电流值、电压值分别通过所述第一隔离放大电路、所述第二隔离放大电路进行隔离放大后，传输至所述嵌入式控制器，所述嵌入式控制器依据预设算法算出PWM信号，所述PWM信号经过所述光耦隔离电路进行隔离，且再经过滤波电路进行滤波处理后，传输至所述驱动电路，所述驱动电路驱动所述功率电路控制待测电源输出稳定电流与稳定电压。
本发明优选地技术方案，还包括反馈控制电路，所述反馈控制电路的输入端与所述信号采集电路相连，所述反馈控制电路的输出端与所述驱动电路相连。
本发明优选地技术方案，还包括键盘输入电路，所述键盘输入电路与所述嵌入式控制器的指令输入端相连。
本发明优选地技术方案，还包括显示驱动电路，所述嵌入式控制器的显示信号输出端与所述显示驱动电路相连。
本发明优选地技术方案，还包括通信电路，所述通信电路的输出端与所述嵌入式控制器的通信信号输入端相连，所述嵌入式控制器的通信信号输出端与所述通信电路的输入端相连。
本发明优选地技术方案，还包括电源管理电路，所述电源管理电路与所述嵌入式控制器、所述驱动电路、所述光耦隔离电路、所述键盘输入电路、以及所述滤波电路均电连接。
本发明优选地技术方案，所述信号采集电路包括测试端口、电压采样电阻、及电流采样电阻，所述电压采样电阻与所述测试端口并联设置，所述电流采样电阻与所述测试端口串联设置。
本发明优选地技术方案，所述电压采样电阻包括第一电压采样电阻、及第二电压采样电阻，所述第一电压采样电阻与所述第二电压采样电阻串联，所述第二隔离放大电路的输入端与所述第一电压采样电阻、所述第二电压采样电阻之间的导线电连接，所述电流采样电阻的一端与所述第二电压采样电阻的一端相连，所述电流采样电阻的另一端与所述第一隔离放大电路相连。
本发明优选地技术方案，所述嵌入式控制器配置为STC12C5620AD单片机，所述第一隔离放大电路中的第一隔离放大器和/所述第二隔离放大电路中的第二隔离放大器配置为HCPL788，所述功率电路配置为MOS管电路。
本发明优选地技术方案，所述键盘输入电路配置为4×4矩阵键盘。
本发明的有益效果为：
本发明提供的智能型电源参数检测装置，设置了第一隔离放大电路及第二隔离放大电路，能够使得电流、电压等检测量隔离放大，避免功率电路产生干扰，这是由于与采样端相连的功率电路通常配置为MOS管，功率电路电压和电流变化范围比较大，且待测电源也会在功率电路上产生大量噪声和电磁干扰，从而影响电源参数检测装置的检测稳定性、准确性及可靠性，而设置了隔离放大电路就能够有效的解决上述问题。设置了键盘输入电路，通过键盘输入电路可以方便的输入预设的电源技术参数，极大提高了电源参数检测装置的实用性。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的智能型电源参数检测装置的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的嵌入式控制器的电路图；
图3是本发明具体实施方式提供的键盘输入电路的电路图；
图4是本发明具体实施方式提供的显示驱动电路的电路图。
图中：
1、嵌入式控制器；2、信号采集电路；3、驱动电路；4、功率电路；5、第一隔离放大电路；6、第二隔离放大电路；7、光耦隔离电路；8、滤波电路；9、反馈控制电路；10、键盘输入电路；11、通信电路；12、电源管理电路；13、显示驱动电路；21、测试端口；23、电流采样电阻；221、第一电压采样电阻；222、第二电压采样电阻。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本实施例中提供的一种智能型电源参数检测装置，包括嵌入式控制器1、信号采集电路2、驱动电路3、功率电路4、第一隔离放大电路5、第二隔离放大电路6、光耦隔离电路7以及滤波电路8，嵌入式控制器1用于控制信号采集电路2、驱动电路3及功率电路4等，并可以通过预设算法算出PWM信号，从而对驱动电路3进行控制，信号采集电路2主要用于采集电压信号及电流信号等，驱动电路3主要用于驱动功率电路4及信号采集电路2，功率电路4配置为MOS管电路，第一隔离放大电路5、第二隔离放大电路6分别用于电流信号、电压信号的隔离放大，光耦隔离电路7用于PWM信号的隔离，滤波电路8用于PWM信号的滤波。信号采集电路2的电流采样端通过第一隔离放大电路5与嵌入式控制器1的第一信号输入端相连，信号采集电路2的电压采样端通过第二隔离放大电路6与嵌入式控制器1的第二信号输入端相连，第一隔离放大电路5中的第一隔离放大器和/第二隔离放大电路6中的第二隔离放大器配置为HCPL788。嵌入式控制器1的PWM信号输出端通过光耦隔离电路7、滤波电路8与驱动电路3的信号输入端相连，具体的，嵌入式控制器1的PWM信号输出端与光耦隔离电路7的输入端相连，光耦隔离电路7的输出端与滤波电路8的输入端相连，滤波电路8的输出端与驱动电路3的信号输入端相连。驱动电路3通过功率电路4与信号采集电路2的信号输出端相连。信号采集电路2采集的电流值、电压值分别通过第一隔离放大电路5、第二隔离放大电路6进行隔离放大后，传输至嵌入式控制器1，嵌入式控制器1依据预设算法算出PWM信号，PWM信号经过光耦隔离电路7进行隔离，且再经过滤波电路8进行滤波处理后，传输至驱动电路3，驱动电路3驱动功率电路4控制待测电源输出稳定电流与稳定电压。从电流值、电压值的采集到驱动电路3驱动功率电路4控制待测电源，正好形成一个闭环控制系统，从而保证待测电源精确地、稳定地输出稳定电流与稳定电压。
为了进一步提高智能型电源参数检测装置的稳定性及可靠性，优选地，智能型电源参数检测装置还包括反馈控制电路9，反馈控制电路9的输入端与信号采集电路2相连，反馈控制电路9的输出端与驱动电路3相连，反馈控制电路9能够提高驱动电路3及功率电路4增益的稳定性及可靠性，进而提升智能型电源参数检测装置整体的检测精度。
如图2所示，为了便于对智能型电源参数检测装置进行有效的控制，优选地，嵌入式控制器1配置为STC12C5620AD单片机，STC12C5620AD单片机与晶振电路及复位电路相连，STC12C5620AD单片机的电源端还设置有旁路电路，用于消除高频干扰。STC12C5620AD单片机的PWM0和PWM1引脚用于PWM信号的的输出，ADC0用于电流采用通道1的输入，ADC1用于电流采样通道2的输入，ADC2用于电压采样通道的输入，MOSI、MISO、SCLK三个引脚用于与显示驱动电路13进行数据通信，实现检测结果的直观显示，RXD和TXD两个引脚用于与串口芯片MAX232进行数据通信，P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.5、P2.6、P2.7一共7个IO引脚用于对键盘输入电路10进行扫描。
为了方便用户输入控制指令或者待测电源的基本参数，优选地，智能型电源参数检测装置还包括键盘输入电路10，键盘输入电路10与嵌入式控制器1的指令输入端相连，从而实现待测电源基本参数的输入。如图3所示，进一步优选地，键盘输入电路10配置为4×4矩阵键盘，本实施例中的4×4矩阵键盘连接方式和常用的4×4矩阵键盘连接方式有所不同，常用的4×4矩阵键盘需要8根线和单片机相连，而本实施例中的4×4矩阵键盘只引出7根线与STC12C5620AD单片机相连，分别是行线KeyBoardLine0、KeyBoardLine2、KeyBoardLine3；列线KeyBoardLine4、KeyBoardLine5、KeyBoardLine6、KeyBoardLine7，同时多加了2个二极管。
为了方便显示检测结果，进一步地，智能型电源参数检测装置还包括显示驱动电路13，嵌入式控制器1的显示信号输出端与显示驱动电路13相连。显示驱动电路13由三片MAX7219芯片和六个数码管组成，三片MAX7219芯片驱动六个四位一体的数码管。如图4所示，为一片MAX7219芯片驱动两个四位一体的数码管，MAX7219芯片的DIN引脚与STC12C5620AD单片机IO引脚相连，作为数据的串行输入端。三个MAX7219芯片的LOAD引脚相互连接在一起，CLK引脚相互连接在一起，再分别与STC12C5620AD单片机的IO引脚相连，CLK作为数据串行传输的时钟，LOAD作为数据的锁存控制端。
为了方便智能型电源参数检测装置与计算机或者其他外设进行通信，进一步地，智能型电源参数检测装置还包括通信电路11，通信电路11的输出端与嵌入式控制器1的通信信号输入端相连，嵌入式控制器1的通信信号输出端与通信电路11的输入端相连，从而实现STC12C5620AD单片机与其他计算机等其他设备的信号通信，便于智能型电源参数检测装置数据储存及直观展示。
为了保证智能型电源参数检测装置各个模块的电源供应，智能型电源参数检测装置还包括电源管理电路12，电源管理电路12与嵌入式控制器1、驱动电路3、光耦隔离电路7、键盘输入电路10以及滤波电路8均电连接，为嵌入式控制器1、驱动电路3、光耦隔离电路7、键盘输入电路10以及滤波电路8等主要构件提供电源。电源管理电路12能够实现智能型电源参数检测装置整体供电。
如图1所示，为了方便电压、电流信号的实时采集，进一步地，信号采集电路2包括测试端口21、电压采样电阻及电流采样电阻23，电压采样电阻与测试端口21并联设置，电流采样电阻23与测试端口21串联设置。电压采样电阻包括第一电压采样电阻221及第二电压采样电阻222，第一电压采样电阻221与第二电压采样电阻222串联，第二隔离放大电路6的输入端与第一电压采样电阻221、第二电压采样电阻222之间的导线电连接，电流采样电阻23的一端与第二电压采样电阻222的一端相连，电流采样电阻23的另一端与第一隔离放大电路5相连，从而实现电压、电流的有效采集与隔离放大。本实施例中提供的智能型电源参数检测装置设置了第一隔离放大电路5及第二隔离放大电路6，能够使得电流、电压等检测量隔离放大，避免功率电路产生干扰。
实际使用中，操作人员通过键盘输入电路10选择相应的测试功能模式和技术参数预设值，采用嵌入式控制器1根据产生测试功能模式和技术参数预设值对应PWM信号，经过光耦隔离电路7、滤波电路8转换成模拟电压，再通过驱动电路3驱动控制到功率电路4，从而控制功率电路4内MOS管导通量，MOS管从待测电源处吸收所需的工作电流。嵌入式控制器1实时采样将待测电源的电压和电流实时反馈输入到嵌入式控制器1，并在显示驱动电路13中显示出来，嵌入式控制器1根据操作人员输入的功能模式和技术参数预设值进行对比分析，对比分析后再次调节MOS管导通量，直到检测参数满足设定的预设值。嵌入式控制器1根据检测采样反馈回来的电源技术参数对电源质量是否达标给出快速、直观评价。如果参数合格，输出显示“Pass”，否则显示“Not”。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种智能型电源参数检测装置，其特征在于：
包括嵌入式控制器（1）、信号采集电路（2）、驱动电路（3）、以及功率电路（4）；
所述信号采集电路（2）的电流采样端通过第一隔离放大电路（5）与所述嵌入式控制器（1）的第一信号输入端相连，所述信号采集电路（2）的电压采样端通过第二隔离放大电路（6）与所述嵌入式控制器（1）的第二信号输入端相连；所述嵌入式控制器（1）的PWM信号输出端通过光耦隔离电路（7）、滤波电路（8）与所述驱动电路（3）的信号输入端相连；所述驱动电路（3）通过所述功率电路（4）与所述信号采集电路（2）的信号输出端相连；
所述信号采集电路（2）采集的电流值、电压值分别通过所述第一隔离放大电路（5）、所述第二隔离放大电路（6）进行隔离放大后，传输至所述嵌入式控制器（1），所述嵌入式控制器（1）依据预设算法算出PWM信号，所述PWM信号经过所述光耦隔离电路（7）进行隔离，且再经过滤波电路（8）进行滤波处理后，传输至所述驱动电路（3），所述驱动电路（3）驱动所述功率电路（4）控制待测电源输出稳定电流与稳定电压。
2.根据权利要求1所述的智能型电源参数检测装置，其特征在于：
还包括反馈控制电路（9）；
所述反馈控制电路（9）的输入端与所述信号采集电路（2）相连；
所述反馈控制电路（9）的输出端与所述驱动电路（3）相连。
3.根据权利要求1所述的智能型电源参数检测装置，其特征在于：
还包括键盘输入电路（10）；
所述键盘输入电路（10）与所述嵌入式控制器（1）的指令输入端相连。
4.根据权利要求1所述的智能型电源参数检测装置，其特征在于：
还包括显示驱动电路（13）；
所述嵌入式控制器（1）的显示信号输出端与所述显示驱动电路（13）相连。
5.根据权利要求1所述的智能型电源参数检测装置，其特征在于：
还包括通信电路（11）；
所述通信电路（11）的输出端与所述嵌入式控制器（1）的通信信号输入端相连，所述嵌入式控制器（1）的通信信号输出端与所述通信电路（11）的输入端相连。
6.根据权利要求3所述的智能型电源参数检测装置，其特征在于：
还包括电源管理电路（12）；
所述电源管理电路（12）与所述嵌入式控制器（1）、所述驱动电路（3）、所述光耦隔离电路（7）、所述键盘输入电路（10）、以及所述滤波电路（8）均电连接。
7.根据权利要求1所述的智能型电源参数检测装置，其特征在于：
所述信号采集电路（2）包括测试端口（21）、电压采样电阻、及电流采样电阻（23）；
所述电压采样电阻与所述测试端口（21）并联设置；
所述电流采样电阻（23）与所述测试端口（21）串联设置。
8.根据权利要求7所述的智能型电源参数检测装置，其特征在于：
所述电压采样电阻包括第一电压采样电阻（221）、及第二电压采样电阻（222）；
所述第一电压采样电阻（221）与所述第二电压采样电阻（222）串联；
所述第二隔离放大电路（6）的输入端与所述第一电压采样电阻（221）、所述第二电压采样电阻（222）之间的导线电连接；
所述电流采样电阻（23）的一端与所述第二电压采样电阻（222）的一端相连；
所述电流采样电阻（23）的另一端与所述第一隔离放大电路（5）相连。
9.根据权利要求1所述的智能型电源参数检测装置，其特征在于：
所述嵌入式控制器（1）配置为STC12C5620AD单片机；
所述第一隔离放大电路（5）中的第一隔离放大器和/所述第二隔离放大电路（6）中的第二隔离放大器配置为HCPL788；
所述功率电路（4）配置为 MOS管电路。
10.根据权利要求3所述的智能型电源参数检测装置，其特征在于
所述键盘输入电路（10）配置为4×4矩阵键盘。
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