CN108333986B - 一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台 - Google Patents

一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台 Download PDF

Info

Publication number
CN108333986B
CN108333986B CN201810075892.XA CN201810075892A CN108333986B CN 108333986 B CN108333986 B CN 108333986B CN 201810075892 A CN201810075892 A CN 201810075892A CN 108333986 B CN108333986 B CN 108333986B
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitor
voltage
power supply
conversion chip
power conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810075892.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108333986A (zh
Inventor
刘明哲
柳炳琦
庹先国
成毅
龙宇沛
彭君华
张登强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Univeristy of Technology
Original Assignee
Chengdu Univeristy of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Univeristy of Technology filed Critical Chengdu Univeristy of Technology
Priority to CN201810075892.XA priority Critical patent/CN108333986B/zh
Publication of CN108333986A publication Critical patent/CN108333986A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108333986B publication Critical patent/CN108333986B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25257—Microcontroller

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台，包括供电电路、模数转换器ADC、数模转换器DAC、微型处理器MCU、电容触摸屏、按键电路、存储器、隔离变压器和蜂鸣器。其中，所述供电电路包括整流滤波电路，均与整流滤波电路连接的第一低压供电电路和第三低压供电电路，均与第三低压供电电路连接的正高压输出电路和负高压输出电路，以及与第一低压供电电路连接的第二低压供电电路；所述第一低压供电电路、第三低压供电电路、正高压输出电路和负高压输出电路的输出均与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接；隔离变压器输入与市电电源连接并且输出与整流滤波电路连接。本发明具有结构简单、噪声低、抗干扰能力强、电压输出稳定、降低研发成本等优点。

Description

一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台
技术领域
本发明涉及核仪器研发技术领域，尤其是一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台。
背景技术
在核分析测量与精密测量等特殊领域中，电源对系统的影响作用至关重要。随着核分析测量仪器(简称“核仪器”)从模拟技术向数字技术的不断发展，核仪器中的电源技术主要包括模拟电源、数字电源和高压电源。在传统的核仪器电源设计中，高压电源为各种类型探测器进行供电(分为正高压和负高压)，模拟电源为信号调理电路和高速ADC等供电，数字电源为FPGA、MCU和高速通信接口等进行供电。在核仪器的研发时，合理高效的电源设计至关重要，常用的设计思路没有将市电的干扰与电源系统进行有效隔离，致使外部干扰通过电源轨耦合进测量系统，并造成系统测量不稳定。与此同时，为了克服市电干扰影响，需要花费大量时间应对市电电源干扰问题，这样使得研发周期变长、增加调试困难，并且使研发成本大大增加。
因此，急需提出一种高集成、低噪音的核仪器电源实验平台，使其满足供电电压要求的同时，也能提高供电精度，解决传统核仪器高压电源和低压电源相互独立带来的研发周期长、研发成本高等问题，并且减少了开发调试难度，该实验平台的搭建使得核仪器研发人员无需考虑电源供电问题，只需要针对具体的高压电源需求，通过该电源实验平台修改参数进行调节即可。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台，包括供电电路、模数转换器ADC、数模转换器DAC、微型处理器MCU、电容触摸屏、按键电路、存储器、隔离变压器和蜂鸣器。
所述模数转换器ADC分别与供电电路和微型处理器MCU连接，用于采集该供电电路的电压信号，将所述电压信号转换成数字信号并上传至微型处理器MCU。
所述数模转换器DAC分别与供电电路和微型处理器MCU连接，用于接收微型处理器MCU下发的电压参数调整信号，并将该信号传输至供电电路。
所述微型处理器MCU分别与模数转换器ADC、数模转换器DAC、电容触摸屏、供电电路、按键电路、存储器和蜂鸣器连接，用于接收所述模数转换器ADC上传的数字信号、按键电路和电容触摸屏输入的电压参数调整信号，并向数模转换器DAC下发用于调整所述供电电路输出电压的电压参数调整信号，以及向供电电路下发开关控制的高低电平。
所述电容触摸屏与微型处理器MCU连接、用于显示所述供电电路的电压信号和动态电源电压曲线，并且采用触摸的方式调整该供电电路的电压参数。
所述蜂鸣器与微型处理器MCU连接，并接收所述微型处理器MCU的蜂鸣报警信号。
所述供电电路包括整流滤波电路，均与整流滤波电路连接的第一低压供电电路和第三低压供电电路，均与第三低压供电电路连接的正高压输出电路和负高压输出电路，以及与第一低压供电电路连接的第二低压供电电路；所述第一低压供电电路、第三低压供电电路、正高压输出电路和负高压输出电路的输出均与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接；所述隔离变压器输入与市电电源连接并且输出与整流滤波电路连接。
具体地，所述整流滤波电路包括与隔离变压器输出连接的双向稳压二极管D1，输入与隔离变压器输出连接、将经双向稳压二极管D1稳压的交流转换成直流的整流器D2，并接在整流器D2输出的充电电容C1、充电电容C2、充电电容C3、稳压电阻R1、稳压电阻R2和充电电容C4，输入与整流器D2输出连接的双绕组电感L1，以及并接在双绕组电感L1输出上的稳压电容C5，所述稳压电容C5的一端分别与第一低压供电电路和第三低压供电电路连接并且另一端接地。
进一步地，所述第一低压供电电路包括一端均与稳压电容C5连接的充电电容C7和充电电容C8，一端分别与充电电容C7和充电电容C8的另一端连接并且另一端接地的熔断器F1，电源输入端Vin与稳压电容C5连接并且接地端GND.1和接地端GND.2均连接在熔断器F1与充电电容C7之间的THM10系列的电源转换芯片U1，连接在电源转换芯片U1的电源输入端Vin和正/负电压输出脚+VO/-VO之间的反馈电容C6，连接在电源转换芯片U1的接地端GND.2与负电压/空引脚-VO/NC之间的反馈电容C11，一端与电源转换芯片U1的正/负电压输出脚+VO/-VO连接并且另一端与电源转换芯片U1的负电压/空引脚-VO/NC连接的滤波电容C9，一端与电源转换芯片U1的负电压/空引脚-VO/NC连接的滤波电感L2，一端均与滤波电感L2的另一端连接并且另一端分别接地的滤波电容C10和双向稳压二极管D3，以及并联在双向稳压二极管D3上、用于与所述模数转换器ADC和数模转换器DAC连接的第二接口J2；所述电源转换芯片U1的负电压/空引脚-VO/NC接地。
更进一步地，所述第二低压供电电路包括一端均与双向稳压二极管D3连接的充电电容C17和充电电容C18，电源输入端Vin与双向稳压二极管D3连接的TVL05系列的电源转换芯片U3，一端分别与电源转换芯片U3的接地端GND、充电电容C17和充电电容C18的另一端连接并且另一端接地的熔断器F2，连接在电源转换芯片U3的电源输入端Vin和正极输出端+Vout之间的反馈电容C15，连接在电源转换芯片U3的接地端GND和负极输出端-Vout之间的反馈电容C22，一端均与电源转换芯片U3的正极输出端+Vout连接的滤波电容C12和滤波电感L3，一端均与电源转换芯片U3的负极输出端-Vout连接的滤波电容C20和滤波电感L5，连接在滤波电容C12的另一端和滤波电感L3的另一端之间的稳压电容C13，以及连接在滤波电容C20的另一端和滤波电感L5的另一端之间的稳压电容C21，所述稳压电容C13与稳压电容C21连接并且稳压电容C13与稳压电容C21之间接地，所述电源转换芯片U3的COM端接地。
进一步地，所述第三低压供电电路包括一端均与稳压电容C5连接的充电电容C27、充电电容C28和分压电阻R9，电源输入端Vin与稳压电容C5连接并且开关控制端On/off与分压电阻R9另一端连接的TEN60系列的电源转换芯片U5，一端分别与充电电容C27的另一端、充电电容C28的另一端和电源转换芯片U5的接地端GND连接并且另一端接地的熔断器F3，一端与电源转换芯片U5的开关控制端On/off连接的分压电阻R10，与分压电阻R10的另一端连接的第五接口J5，一端与第五接口J5连接并且另一端接地的熔断器F4，连接在电源转换芯片U5的电源输入端Vin和正极输出端+VO之间的反馈电容C26，连接在电源转换芯片U5的接地端GND和负极输出端-VO之间的反馈电容C31，连接在电源转换芯片U5的正极输出端+VO和负极输出端-VO之间的滤波电容C29，一端与电源转换芯片U5的正极输出端+VO连接的滤波电感L7，连接在滤波电感L7的另一端和电源转换芯片U5的负极输出端-VO之间的滤波电容C30，以及并联在滤波电容C30上的双向稳压二极管D6和第四接口J4；所述第四接口J4和第五接口J5均与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接；所述电源转换芯片U5的负极输出端-VO接地。
进一步地，所述正高压输出电路包括一端均与双向稳压二极管D6连接的充电电容C32和充电电容C33，一端分别与充电电容C32和充电电容C33的另一端连接并且另一端接地的熔断器F6，电源输入端Vin与双向稳压二极管D6连接并且接地端GND连接在充电电容C32与熔断器F6之间的BBP系列的电源转换芯片U6，连接在电源转换芯片U6的电压参考端REF和接地端GND之间并且滑动电阻端与电源转换芯片U6的设置端SET连接的滑动电阻R15，连接在电源转换芯片U6的高压输出端HV和接地端GND之间的滤波电容C34，一端与电源转换芯片U6的高压输出端HV的滤波电感L8，连接在滤波电感L8的另一端与电源转换芯片U6的接地端GND之间的滤波电容C35，以及并联在滤波电容C35上、用于与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接的第七接口J7。
进一步地，所述负高压输出电路包括一端均与双向稳压二极管D6连接的充电电容C36和充电电容C37，一端分别与充电电容C36和充电电容C37的另一端连接并且另一端接地的熔断器F7，电源输入端Vin与双向稳压二极管D6连接并且接地端GND连接在充电电容C36与熔断器F7之间的MCC系列的电源转换芯片U7，连接在电源转换芯片U7的接地端GND和电压参考端Vref之间并且滑动电阻端与电源转换芯片U7的电压给定脚Vp-in连接的滑动电阻R20，连接在电源转换芯片U7的高压输出端HV-OUT和高压接地端HV-GND之间的滤波电容C38，一端与电源转换芯片U7的高压输出端HV-OUT连接的滤波电感L9，一端与滤波电感L9的另一端连接并且另一端与电源转换芯片U7的高压接地端HV-GND连接的滤波电容C39，以及并联在滤波电容C39上、用于与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接的第八接口J8。
优选地，所述电源转换芯片U1为THM10-2411，所述电源转换芯片U3为TVL05-1220，电源转换芯片U5为TEN60-2412，电源转换芯片U6为BPP2512512，电源转换芯片U7为MCC2N212；微型处理器MCU为STM32F407VCT6；所述电容触摸屏为WKS101WX001-WCT。
具体地，所述充电电容C1为3300uF，充电电容C2为47uF，充电电容C3为0.1uF，充电电容C4为2.2uF，稳压电容C5为2.2uF，反馈电容C6为5nF，充电电容C7为8.8uF，充电电容C8为2.2uF，滤波电容C9为68pF，滤波电容C10为68pF，反馈电容C11为1nF，滤波电容C12为470pF，稳压电容为470pF，反馈电容C15为1nF，充电电容C17为6.8uF，充电电容C18为2.2uF，滤波电容C20为450pF，稳压电容C21为450pF，反馈电容C22为1nF，反馈电容C26为1nF，充电电容C27为8.8uF，充电电容C28为2.2uF，滤波电容C29为88pF，滤波电容C30为88pF，反馈电容C31为1nF，充电电容C32为8.8uF，充电电容C33为0.1uF，滤波电容C34为1nF，滤波电容C35为1nF，充电电容C36为8.8uF，充电电容C37为0.1uF，滤波电容C38为1nF，滤波电容C39为1nF，稳压电阻R1为100kΩ，稳压电阻R2为100kΩ，分压电阻R9为100kΩ，分压电阻R10为20Ω，滑动电阻R15为10kΩ，滑动电阻R20为20kΩ，滤波电感L2为1uH，滤波电感L3为120nH，和滤波电感L5为120nH，滤波电感L7为1uH，滤波电感L81uH，滤波电感L91uH。
进一步地，还包括与所述微型处理器MCU连接的串口和指示灯。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明巧妙地将核仪器所需的电源集成在一起，为核仪器提供不同电源电压，解决传统核仪器高压电源和低压电源相互独立的问题，并将高低压供电电源纳入监管中，实时监控电源运行状况，当电源出现异常时，通过电容触摸屏和蜂鸣器予以提示，并且在核仪器研发时无需花费时间考虑核仪器供电问题，只需通过微型处理器进行电源电压调整。如此一来，便能节省研发成本、缩短研发周期，获得实时监控、稳定输出、多种电压等级的电源。通过实时采集各电源输出的电压信号，并实现简便的电压调整，获得的电压峰值与实际所需值差异小，电压波形平滑。另外，本发明通过高清电容触摸屏显示供电电路的电压信号和源电压实时曲线，与此同时，可以手动调节电压的参数值并通过MCU控制DAC传输给供电电路进行相应的配置。由此可见，本发明提供一个噪声水平低、稳定可靠并且使用方便，大大降低了开发调试难度，实现电源系统智能控制和实时监测，同时，也能提高研发效率，保障电源供电可靠。
(2)本发明在通过设置双向稳定二极管和滤波电路，滤除市电中的干扰信号并由整流桥交直流转换，以隔离50/60Hz工频以及其它外部干扰对内部电源的影响，使该平台的供电电源更稳定。与此同时，也能满足抗浪涌与防静电等EMC标准设计要求。综上所述，本发明具有结构简单、噪声低、抗干扰能力强、电压输出稳定、降低研发成本等优点，在核仪器研发技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
图1为通用核仪器电源管理分配图。
图2是本发明的电源系统设计原理图。
图3是本发明的电源监控方案图。
图4是本发明的供电电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1至图4所示，本实施提供了一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台，包括供电电路、ADS1247IPWR模数转换器ADC、ADS5721R数模转换器DAC、STM32F407VCT6微型处理器MCU、WKS101WX001-WCT高清电容触摸屏、按键电路、存储器、、隔离变压器、蜂鸣器、串口和指示灯。其中，模数转换器ADC分别与供电电路和微型处理器MCU连接，用于采集该供电电路的电压信号，将所述电压信号转换成数字信号并上传至微型处理器MCU。数模转换器DAC分别与供电电路和微型处理器MCU连接，用于接收微型处理器MCU下发的电压参数调整信号，并将该信号传输至供电电路。所述微型处理器MCU分别与模数转换器ADC、数模转换器DAC、电容触摸屏、供电电路、按键电路、存储器和蜂鸣器连接，用于接收所述模数转换器ADC上传的数字信号、按键电路和电容触摸屏输入的电压参数调整信号，并向数模转换器DAC下发用于调整所述供电电路输出电压的电压参数调整信号，以及向供电电路下发开关控制的高低电平，该高低电平用于控制供电电路的输出与截止。所述电容触摸屏与微型处理器MCU连接、用于显示所述供电电路的电压信号和动态电源电压曲线，并且采用触摸的方式调整该供电电路的电压参数，将电压信号转换成实时显示的动态电源电压曲线，如此，方便对电源电压波动情况进行监视。所述蜂鸣器与微型处理器MCU连接，并接收所述微型处理器MCU的蜂鸣报警信号，通常情况，采用三极管或场效应管驱动蜂鸣器工作。
在本实施中，仅列举供电电路一种实施方式，其他具有相同功能的供电电路不再赘述。另外，本文中的“第一”、“第二”等用语仅限定该部件的数量，不属于特定的名称含义。所述供电电路包括整流滤波电路，均与整流滤波电路连接的第一低压供电电路和第三低压供电电路，均与第三低压供电电路连接的正高压输出电路和负高压输出电路，以及与第一低压供电电路连接的第二低压供电电路；所述第一低压供电电路、第三低压供电电路、正高压输出电路和负高压输出电路的输出均与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接；所述隔离变压器输入与市电电源连接并且输出与整流滤波电路连接。与此同时，第一低压供电电路、第二低压供电电路、第三低压供电电路、正高压输出电路和负高压输出电路分别采用THM10-2411、TVL05-1220、TEN60-2412、BPP2512512、MCC2N21电源转换芯片。通过集成核仪器所需的电源，并为核仪器提供+5V、+12V、-12V低压电源和-2000V～0V、0V～2500V高压电源，另外，还能对电源实验平台进行智能控制和实时监测。在此处，THM10-2411电源转换芯片的输出纹波为25mVpp小于参考值30mVpp，TVL05-1220电源转换芯片的输出纹波为2mVpp小于参考值3mVpp，TEN60-2412电源转换芯片的输出纹波为38mVpp小于参考值100mVpp，BPP2512512电源转换芯片的输出纹波为4.2mVpp小于参考值5mVpp，MCC2N21电源转换芯片的模块输出纹波为3.8mVpp小于参考值5mVpp。
在本实施中，整流滤波电路包括与隔离变压器输出220V连接的双向稳压二极管D1，输入与隔离变压器输出连接、将经双向稳压二极管D1稳压的交流转换成直流的整流器D2，并接在整流器D2输出的充电电容C1、充电电容C2、充电电容C3、稳压电阻R1、稳压电阻R2和充电电容C4，输入与整流器D2输出连接的双绕组电感L1，以及并接在双绕组电感L1输出上的稳压电容C5，所述稳压电容C5的一端分别与第一低压供电电路和第三低压供电电路连接并且另一端接地。通过设置双向稳压二极管D1，并将市电220V转换成15V的直流电，以隔离50/60Hz工频以及其它外部干扰对内部电源的影响。
整流滤波电路输出的直流15V分为两路，一路供THM10-2411电源转换芯片所在的第一低压供电电路和另一路供TEN60-2412电源转换芯片所在的第三低压供电电路，其中，所述第一低压供电电路包括一端均与稳压电容C5连接的充电电容C7和充电电容C8，一端分别与充电电容C7和充电电容C8的另一端连接并且另一端接地的熔断器F1，电源输入端Vin与稳压电容C5连接并且接地端GND.1和接地端GND.2均连接在熔断器F1与充电电容C7之间的THM10系列的电源转换芯片U1，连接在电源转换芯片U1的电源输入端Vin和正/负电压输出脚+VO/-VO之间的反馈电容C6，连接在电源转换芯片U1的接地端GND.2与负电压/空引脚-VO/NC之间的反馈电容C11，一端与电源转换芯片U1的正/负电压输出脚+VO/-VO连接并且另一端与电源转换芯片U1的负电压/空引脚-VO/NC连接的滤波电容C9，一端与电源转换芯片U1的负电压/空引脚-VO/NC连接的滤波电感L2，一端均与滤波电感L2的另一端连接并且另一端分别接地的滤波电容C10和双向稳压二极管D3，以及并联在双向稳压二极管D3上、用于与所述模数转换器ADC和数模转换器DAC连接的第二接口J2；所述电源转换芯片U1的负电压/空引脚-VO/NC接地。通过所述第一低压供电电路获得+5V的直流电，并为第二低压供电电路转换获得正负12V的直流电提供保障。
另外，所述第三低压供电电路包括一端均与稳压电容C5连接的充电电容C27、充电电容C28和分压电阻R9，电源输入端Vin与稳压电容C5连接并且开关控制端On/off与分压电阻R9另一端连接的TEN60系列的电源转换芯片U5，一端分别与充电电容C27的另一端、充电电容C28的另一端和电源转换芯片U5的接地端GND连接并且另一端接地的熔断器F3，一端与电源转换芯片U5的开关控制端On/off连接的分压电阻R10，与分压电阻R10的另一端连接的第五接口J5，一端与第五接口J5连接并且另一端接地的熔断器F4，连接在电源转换芯片U5的电源输入端Vin和正极输出端+VO之间的反馈电容C26，连接在电源转换芯片U5的接地端GND和负极输出端-VO之间的反馈电容C31，连接在电源转换芯片U5的正极输出端+VO和负极输出端-VO之间的滤波电容C29，一端与电源转换芯片U5的正极输出端+VO连接的滤波电感L7，连接在滤波电感L7的另一端和电源转换芯片U5的负极输出端-VO之间的滤波电容C30，以及并联在滤波电容C30上的双向稳压二极管D6和第四接口J4；所述第四接口J4和第五接口J5均与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接；所述电源转换芯片U5的负极输出端-VO接地。在该电路中，将整流滤波电路输出的直流15V转换成直流+12V。
为了获取直流正负12V的核仪器电源，通过在第一低压供电电路的输出连接二级转换的第二低压供电电路，其中，该第二低压供电电路包括一端均与双向稳压二极管D3连接的充电电容C17和充电电容C18，电源输入端Vin与双向稳压二极管D3连接的TVL05系列的电源转换芯片U3，一端分别与电源转换芯片U3的接地端GND、充电电容C17和充电电容C18的另一端连接并且另一端接地的熔断器F2，连接在电源转换芯片U3的电源输入端Vin和正极输出端+Vout之间的反馈电容C15，连接在电源转换芯片U3的接地端GND和负极输出端-Vout之间的反馈电容C22，一端均与电源转换芯片U3的正极输出端+Vout连接的滤波电容C12和滤波电感L3，一端均与电源转换芯片U3的负极输出端-Vout连接的滤波电容C20和滤波电感L5，连接在滤波电容C12的另一端和滤波电感L3的另一端之间的稳压电容C13，以及连接在滤波电容C20的另一端和滤波电感L5的另一端之间的稳压电容C21，所述稳压电容C13与稳压电容C21连接并且稳压电容C13与稳压电容C21之间接地并接地，所述电源转换芯片U3的COM端接地。在滤波电感L3与稳压电容C13之间作为+12V的低压直流输出，并且将滤波电感L5与稳压电容C21之间作为—12V的低压直流输出。
与此同时，第三低压供电电路输出的直流+12V又分为两路，一路输入至正高压输出电路，而另一端输入至负高压输出电路。正高压输出电路将直流+12V转换成0V～2500V，负高压输出电路将直流+12V转换成-2000V～0V。具体地，所述正高压输出电路包括一端均与双向稳压二极管D6连接的充电电容C32和充电电容C33，一端分别与充电电容C32和充电电容C33的另一端连接并且另一端接地的熔断器F6，电源输入端Vin与双向稳压二极管D6连接并且接地端GND连接在充电电容C32与熔断器F6之间的BBP系列的电源转换芯片U6，连接在电源转换芯片U6的电压参考端REF和接地端GND之间并且滑动电阻端与电源转换芯片U6的设置端SET连接的滑动电阻R15，连接在电源转换芯片U6的高压输出端HV和接地端GND之间的滤波电容C34，一端与电源转换芯片U6的高压输出端HV的滤波电感L8，连接在滤波电感L8的另一端与电源转换芯片U6的接地端GND之间的滤波电容C35，以及并联在滤波电容C35上、用于与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接的第七接口J7。另外一方面，所述负高压输出电路包括一端均与双向稳压二极管D6连接的充电电容C36和充电电容C37，一端分别与充电电容C36和充电电容C37的另一端连接并且另一端接地的熔断器F7，电源输入端Vin与双向稳压二极管D6连接并且接地端GND连接在充电电容C36与熔断器F7之间的MCC系列的电源转换芯片U7，连接在电源转换芯片U7的接地端GND和电压参考端Vref之间并且滑动电阻端与电源转换芯片U7的电压给定脚Vp-in连接的滑动电阻R20，连接在电源转换芯片U7的高压输出端HV-OUT和高压接地端HV-GND之间的滤波电容C38，一端与电源转换芯片U7的高压输出端HV-OUT连接的滤波电感L9，一端与滤波电感L9的另一端连接并且另一端与电源转换芯片U7的高压接地端HV-GND连接的滤波电容C39，以及并联在滤波电容C39上、用于与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接的第八接口J8。
在本实施例中，各电气元器件的参数如下：充电电容C1为3300uF，充电电容C2为47uF，充电电容C3为0.1uF，充电电容C4为2.2uF，稳压电容C5为2.2uF，反馈电容C6为5nF，充电电容C7为8.8uF，充电电容C8为2.2uF，滤波电容C9为68pF，滤波电容C10为68pF，反馈电容C11为1nF，滤波电容C12为470pF，稳压电容为470pF，反馈电容C15为1nF，充电电容C17为6.8uF，充电电容C18为2.2uF，滤波电容C20为450pF，稳压电容C21为450pF，反馈电容C22为1nF，反馈电容C26为1nF，充电电容C27为8.8uF，充电电容C28为2.2uF，滤波电容C29为88pF，滤波电容C30为88pF，反馈电容C31为1nF，充电电容C32为8.8uF，充电电容C33为0.1uF，滤波电容C34为1nF，滤波电容C35为1nF，充电电容C36为8.8uF，充电电容C37为0.1uF，滤波电容C38为1nF，滤波电容C39为1nF，稳压电阻R1为100kΩ，稳压电阻R2为100kΩ，分压电阻R9为100kΩ，分压电阻R10为20Ω，滑动电阻R15为10kΩ，滑动电阻R20为20kΩ，滤波电感L2为1uH，滤波电感L3为120nH，和滤波电感L5为120nH，滤波电感L7为1uH，滤波电感L81uH，滤波电感L91uH。
本发明巧妙地将核仪器的高低电源集成，并实现电源电压实时检测，通过高清电容触摸屏显示电压参数和实时曲线，并且可通过电容触摸屏进行参数调整，并且通过隔离的方式，排除工频干扰，使该平台的供电电源更稳定。可以说，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步，在核仪器研发技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台，其特征在于，包括供电电路、模数转换器ADC、数模转换器DAC、微型处理器MCU、电容触摸屏、按键电路、存储器、隔离变压器和蜂鸣器；
所述模数转换器ADC分别与供电电路和微型处理器MCU连接，用于采集该供电电路的电压信号，将所述电压信号转换成数字信号并上传至微型处理器MCU；
所述数模转换器DAC分别与供电电路和微型处理器MCU连接，用于接收微型处理器MCU下发的电压参数调整信号，并将该信号传输至供电电路；
所述微型处理器MCU分别与模数转换器ADC、数模转换器DAC、电容触摸屏、供电电路、按键电路、存储器和蜂鸣器连接，用于接收所述模数转换器ADC上传的数字信号、按键电路和电容触摸屏输入的电压参数调整信号，并向数模转换器DAC下发用于调整所述供电电路输出电压的电压参数调整信号，以及向供电电路下发开关控制的高低电平；
所述电容触摸屏与微型处理器MCU连接、用于显示所述供电电路的电压信号和动态电源电压曲线，并且采用触摸的方式调整该供电电路的电压参数；
所述蜂鸣器与微型处理器MCU连接，并接收所述微型处理器MCU的蜂鸣报警信号；
所述供电电路包括整流滤波电路，均与整流滤波电路连接的第一低压供电电路和第三低压供电电路，均与第三低压供电电路连接的正高压输出电路和负高压输出电路，以及与第一低压供电电路连接的第二低压供电电路；所述第一低压供电电路、第三低压供电电路、正高压输出电路和负高压输出电路的输出均与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接；所述隔离变压器输入与市电电源连接并且输出与整流滤波电路连接；
所述第一低压供电电路包括一端均与整流滤波电路相连的充电电容C7和充电电容C8，一端分别与充电电容C7和充电电容C8的另一端连接并且另一端接地的熔断器F1，电源输入端Vin与稳压电容C5连接并且接地端GND.1和接地端GND.2均连接在熔断器F1与充电电容C7之间的THM10系列的电源转换芯片U1，连接在电源转换芯片U1的电源输入端Vin和正/负电压输出脚+VO/-VO之间的反馈电容C6，连接在电源转换芯片U1的接地端GND.2与负电压/空引脚-VO/NC之间的反馈电容C11，一端与电源转换芯片U1的正/负电压输出脚+VO/-VO连接并且另一端与电源转换芯片U1的负电压/空引脚-VO/NC连接的滤波电容C9，一端与电源转换芯片U1的负电压/空引脚-VO/NC连接的滤波电感L2，一端均与滤波电感L2的另一端连接并且另一端分别接地的滤波电容C10和双向稳压二极管D3，以及并联在双向稳压二极管D3上、用于与所述模数转换器ADC和数模转换器DAC连接的第二接口J2；所述电源转换芯片U1的负电压/空引脚-VO/NC接地。
2.根据权利要求1所述的核仪器电源实验平台，其特征在于，所述整流滤波电路包括与隔离变压器输出连接的双向稳压二极管D1，输入与隔离变压器输出连接、将经双向稳压二极管D1稳压的交流转换成直流的整流器D2，并接在整流器D2输出的充电电容C1、充电电容C2、充电电容C3、稳压电阻R1、稳压电阻R2和充电电容C4，输入与整流器D2输出连接的双绕组电感L1，以及并接在双绕组电感L1输出上的稳压电容C5，所述稳压电容C5的一端分别与第一低压供电电路和第三低压供电电路连接并且另一端接地；其中，第一低压供电电路中的充电电容C7和充电电容C8与整流滤波电路相连一端是与电容C5未接地的一端相连。
3.根据权利要求2所述的核仪器电源实验平台，其特征在于，所述第二低压供电电路包括一端均与双向稳压二极管D3连接的充电电容C17和充电电容C18，电源输入端Vin与双向稳压二极管D3连接的TVL05系列的电源转换芯片U3，一端分别与电源转换芯片U3的接地端GND、充电电容C17和充电电容C18的另一端连接并且另一端接地的熔断器F2，连接在电源转换芯片U3的电源输入端Vin和正极输出端+Vout之间的反馈电容C15，连接在电源转换芯片U3的接地端GND和负极输出端-Vout之间的反馈电容C22，一端均与电源转换芯片U3的正极输出端+Vout连接的滤波电容C12和滤波电感L3，一端均与电源转换芯片U3的负极输出端-Vout连接的滤波电容C20和滤波电感L5，连接在滤波电容C12的另一端和滤波电感L3的另一端之间的稳压电容C13，以及连接在滤波电容C20的另一端和滤波电感L5的另一端之间的稳压电容C21，所述稳压电容C13与稳压电容C21连接并且稳压电容C13与稳压电容C21之间接地，所述电源转换芯片U3的COM端接地。
4.根据权利要求3所述的核仪器电源实验平台，其特征在于，所述第三低压供电电路包括一端均与稳压电容C5连接的充电电容C27、充电电容C28和分压电阻R9，电源输入端Vin与稳压电容C5连接并且开关控制端On/off与分压电阻R9另一端连接的TEN60系列的电源转换芯片U5，一端分别与充电电容C27的另一端、充电电容C28的另一端和电源转换芯片U5的接地端GND连接并且另一端接地的熔断器F3，一端与电源转换芯片U5的开关控制端On/off连接的分压电阻R10，与分压电阻R10的另一端连接的第五接口J5，一端与第五接口J5连接并且另一端接地的熔断器F4，连接在电源转换芯片U5的电源输入端Vin和正极输出端+VO之间的反馈电容C26，连接在电源转换芯片U5的接地端GND和负极输出端-VO之间的反馈电容C31，连接在电源转换芯片U5的正极输出端+VO和负极输出端-VO之间的滤波电容C29，一端与电源转换芯片U5的正极输出端+VO连接的滤波电感L7，连接在滤波电感L7的另一端和电源转换芯片U5的负极输出端-VO之间的滤波电容C30，以及并联在滤波电容C30上的双向稳压二极管D6和第四接口J4；所述第四接口J4和第五接口J5均与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接；所述电源转换芯片U5的负极输出端-VO接地。
5.根据权利要求4所述的核仪器电源实验平台，其特征在于，所述正高压输出电路包括一端均与双向稳压二极管D6连接的充电电容C32和充电电容C33，一端分别与充电电容C32和充电电容C33的另一端连接并且另一端接地的熔断器F6，电源输入端Vin与双向稳压二极管D6连接并且接地端GND连接在充电电容C32与熔断器F6之间的BBP系列的电源转换芯片U6，连接在电源转换芯片U6的电压参考端REF和接地端GND之间并且滑动电阻端与电源转换芯片U6的设置端SET连接的滑动电阻R15，连接在电源转换芯片U6的高压输出端HV和接地端GND之间的滤波电容C34，一端与电源转换芯片U6的高压输出端HV的滤波电感L8，连接在滤波电感L8的另一端与电源转换芯片U6的接地端GND之间的滤波电容C35，以及并联在滤波电容C35上、用于与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接的第七接口J7。
6.根据权利要求5所述的核仪器电源实验平台，其特征在于，所述负高压输出电路包括一端均与双向稳压二极管D6连接的充电电容C36和充电电容C37，一端分别与充电电容C36和充电电容C37的另一端连接并且另一端接地的熔断器F7，电源输入端Vin与双向稳压二极管D6连接并且接地端GND连接在充电电容C36与熔断器F7之间的MCC系列的电源转换芯片U7，连接在电源转换芯片U7的接地端GND和电压参考端Vref之间并且滑动电阻端与电源转换芯片U7的电压给定脚Vp-in连接的滑动电阻R20，连接在电源转换芯片U7的高压输出端HV-OUT和高压接地端HV-GND之间的滤波电容C38，一端与电源转换芯片U7的高压输出端HV-OUT连接的滤波电感L9，一端与滤波电感L9的另一端连接并且另一端与电源转换芯片U7的高压接地端HV-GND连接的滤波电容C39，以及并联在滤波电容C39上、用于与模数转换器ADC和数模转换器DAC连接的第八接口J8。
7.根据权利要求6所述的核仪器电源实验平台，其特征在于，所述电源转换芯片U1为THM10-2411，所述电源转换芯片U3为TVL05-1220，电源转换芯片U5为TEN60-2412，电源转换芯片U6为BPP2512512，电源转换芯片U7为MCC2N212；所述微型处理器MCU为STM32F407VCT6；所述电容触摸屏为WKS101WX001-WCT。
8.根据权利要求7所述的核仪器电源实验平台，其特征在于，所述充电电容C1为3300uF，充电电容C2为47uF，充电电容C3为0.1uF，充电电容C4为2.2uF，稳压电容C5为2.2uF，反馈电容C6为5nF，充电电容C7为8.8uF，充电电容C8为2.2uF，滤波电容C9为68pF，滤波电容C10为68pF，反馈电容C11为1nF，滤波电容C12为470pF，稳压电容为470pF，反馈电容C15为1nF，充电电容C17为6.8uF，充电电容C18为2.2uF，滤波电容C20为450pF，稳压电容C21为450pF，反馈电容C22为1nF，反馈电容C26为1nF，充电电容C27为8.8uF，充电电容C28为2.2uF，滤波电容C29为88pF，滤波电容C30为88pF，反馈电容C31为1nF，充电电容C32为8.8uF，充电电容C33为0.1uF，滤波电容C34为1nF，滤波电容C35为1nF，充电电容C36为8.8uF，充电电容C37为0.1uF，滤波电容C38为1nF，滤波电容C39为1nF，稳压电阻R1为100kΩ，稳压电阻R2为100kΩ，分压电阻R9为100kΩ，分压电阻R10为20Ω，滑动电阻R15为10kΩ，滑动电阻R20为20kΩ，滤波电感L2为1uH，滤波电感L3为120nH，和滤波电感L5为120nH，滤波电感L7为1uH，滤波电感L81uH，滤波电感L91uH。
9.根据权利要求1所述的核仪器电源实验平台，其特征在于，还包括与所述微型处理器MCU连接的串口和指示灯。
CN201810075892.XA 2018-01-26 2018-01-26 一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台 Active CN108333986B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810075892.XA CN108333986B (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810075892.XA CN108333986B (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108333986A CN108333986A (zh) 2018-07-27
CN108333986B true CN108333986B (zh) 2021-01-26

Family

ID=62925740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810075892.XA Active CN108333986B (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108333986B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113050507B (zh) * 2021-03-26 2022-02-01 广州穗源微电子科技有限公司 一种应用于低电源电压射频开关的控制电路

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206743121U (zh) * 2017-04-11 2017-12-12 陈育新 一种适用于低气压宽温度范围的程控高低压集成电源模块

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2547839B2 (ja) * 1989-02-28 1996-10-23 株式会社東芝 ディジタル形放射線モニタ装置
CN2307301Y (zh) * 1997-04-04 1999-02-10 中国人民解放军国防科技大学 智能单道核仪器
JP5419670B2 (ja) * 2009-12-14 2014-02-19 三菱電機株式会社 放射線測定装置及びその診断方法
CN203350455U (zh) * 2013-06-28 2013-12-18 中国人民解放军海军潜艇学院 一种核辐射监测系统故障诊断装置
CN104062673B (zh) * 2014-06-20 2016-05-18 成都理工大学 核分析仪自诊断系统
CN106531269B (zh) * 2016-11-02 2018-05-29 中国核动力研究设计院 模块式数字化核测量装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206743121U (zh) * 2017-04-11 2017-12-12 陈育新 一种适用于低气压宽温度范围的程控高低压集成电源模块

Also Published As

Publication number Publication date
CN108333986A (zh) 2018-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106208369A (zh) 一种智能型低压断路器的在线监控装置
CN108333986B (zh) 一种多功能低噪声的核仪器电源实验平台
CN109490606A (zh) 一种隔离电压检测装置
CN219496521U (zh) 一种适用于dc1500v电压输入的直流电能表电路
CN208754183U (zh) 基于MicroUSB供电的电源电路及其户内显示单元
CN210720619U (zh) 一种可检测双频信号的故障指示器
CN209894959U (zh) 高抗共模干扰的电子式互感器小信号隔离采样调理电路
CN114884381B (zh) 一种数控高精度超低纹波高压直流源装置
CN110143149A (zh) 一种交流充电桩控制器
CN211183539U (zh) 一种大学宿舍的用电安全公共管理系统
CN205643470U (zh) 一种电压采集电子传感器装置
CN209913708U (zh) 一种完全隔离的电路
CN109039042B (zh) 过流保护的补偿电路
CN208737290U (zh) 一种plc主机的模拟量输入设备
CN109245565A (zh) 高压可调直流电源
CN107478900B (zh) 一种交流电源功率因数隔离检测接口电路
CN116338304B (zh) 一种适用于dc1500v电压输入的电能表电路
CN218727900U (zh) 一种多功能ac负载
CN215005794U (zh) 电源故障监测电路
Yang et al. Switching Value Acquisition Method of Power System Based on STM32
CN213750720U (zh) 一种应用在仿真装置上的智能程控电源装置
CN213091734U (zh) 雷电全波形采集电路及设备
CN208764893U (zh) 一种用于路灯的传感器供电及接口电路
CN219142780U (zh) 一种气体探测器电路
CN203086358U (zh) 一种节能式开关电源

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant