CN108986578A - GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，包括：云服务器、电气平台和用于配置控制参数以控制电气平台的无线控制器；电气平台与云服务器通讯连接；云服务器与无线控制器通讯连接；电气平台包括：机架，用于安装的模块的网孔板，用于控制电气平台的主控机，用于录制视频的摄像头，双路交流电源模块，单路直流电源模块，万用表通讯模块，示波器通讯模块，虚拟示波器模块，通道逻辑分析仪模块和波信号发生器模块。本发明的有益之处在于提供了一种结构合理且功能丰富的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统。

Description

GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统

技术领域

本发明涉及一种GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统。

背景技术

为了培养人才平台是一种很好的培养方式，平台可以模拟真实的工况以对学员进行培训从而使他们能够快速掌握知识和技能。

现在尚没有一种结构合理且功能丰富的云平台系统。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种结构合理且功能丰富的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，包括：云服务器、电气平台和用于配置控制参数以控制电气平台的无线控制器；电气平台与云服务器通讯连接；云服务器与无线控制器通讯连接；

电气平台包括：机架，用于安装的模块的网孔板，用于控制电气平台的主控机，用于录制视频的摄像头，双路交流电源模块，单路直流电源模块，万用表通讯模块，示波器通讯模块，虚拟示波器模块，通道逻辑分析仪模块和波信号发生器模块；

主控机和网孔板固定至机架；摄像头安装至机架；双路交流电源模块、单路直流电源模块、万用表通讯模块、示波器通讯模块、虚拟示波器模块、通道逻辑分析仪模块、波信号发生器模块可拆卸安装至网孔板；主控机包括：通讯模块、中央处理器和GaN基功率开关电源模块；通讯模块与云服务器构成无线通讯；通讯模块与双路交流电源模块、单路直流电源模块、万用表通讯模块、示波器通讯模块、虚拟示波器模块、通道逻辑分析仪模块和波信号发生器模块构成无线通讯连接；中央处理器与GaN基功率开关电源模块、通讯模块和摄像头构成通讯连接；在单路直流电源模块、万用表通讯模块、示波器通讯模块、虚拟示波器模块、通道逻辑分析仪模块和波信号发生器模块插装至网孔板时，能够与GaN基功率开关电源模块构成电连接。

进一步地，电气平台还包括电接线装置；电接线装置设置于网孔板的背面；双路交流电源模块、单路直流电源模块、万用表通讯模块、示波器通讯模块、虚拟示波器模块、通道逻辑分析仪模块和波信号发生器模块可拆安装至网孔板的正面；双路交流电源模块、单路直流电源模块、万用表通讯模块、示波器通讯模块、虚拟示波器模块、通道逻辑分析仪模块和波信号发生器模块安装至网孔板时，与电接线装置构成电连接。

进一步地，电气平台还包括接线控制器；接线控制器控制电接线装置中线路的通断。

进一步地，接线控制器与中央处理器构成通讯连接。

进一步地，电气平台还包括触控显示屏，触控显示屏供用户操作以向接线控制器和/或中央处理器发送控制信号。

进一步地，无线控制器供用户操作以向接线控制器和/或中央处理器发送控制信号。

进一步地，双路交流电源模块包括：外壳、电连接端子和RFID芯片；RFID芯片和电连接端子安装至外壳；外壳可拆卸连接至网孔板。

进一步地，电接线装置设有供电插口；电连接端子贯穿网孔板插入至供电插口内。

进一步地，电接线装置包括多个供电插口。

进一步地，电接线装置还包括控制相邻两个供电插口的之间的电连接的开关。

本发明的有益之处在于：提供了一种结构合理且功能丰富的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统。

附图说明

图1是本发明的一种GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统的电气平台的示意图；

图2是本发明的一种GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统的结构框图；

图3是本发明中GaN基功率开关电源模块的一个优选实施例的示意图。

GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统100，电气平台10，机架11，网孔板12，摄像头13，主控机14，通讯模块141，中央处理器142，GaN基功率开关电源模块143，双路交流电源模块171，单路直流电源模块172，万用表通讯模块173，示波器通讯模块174，虚拟示波器模块175，通道逻辑分析仪模块176，波信号发生器模块177，无线控制器20，云服务器30。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1和图2所示的采用GaN基功率开关电源模块143的云平台系统100，包括：云服务器30、电气平台10和无线控制器20。无线控制器20用于配置控制参数以控制电气平台10。

电气平台与云服务器30通讯连接；云服务器30与无线控制器20通讯连接；电气平台包括：机架11，用于安装的模块的网孔板12，用于控制电气平台的主控机14，用于录制视频的摄像头13，双路交流电源模块171，单路直流电源模块172，万用表通讯模块173，示波器通讯模块174，虚拟示波器模块175，通道逻辑分析仪模块176和波信号发生器模块177。

双路交流电源模块171与主控机14通讯，触控显示屏实时显示对应输出的电压、电流数据，并通过触控显示屏，可切换不同交流电压输出档位。保存记录生成输出电压电流曲线图。并且保存数据到主控机14。双路交流电源模块171可通过面板按键切换不同交流电压输出档位。档为划分为：±15V；±12V；±9V；±7.5V。双路交流电源模块171通过数码管实时显示对应输出的正负交流电压的电压值和电流值。双路交流电源模块171搭配AC-DC模块。通过该模块，可将交流电源转变为正负直流电。该模块可通过按钮调节输出电压的值。配套三位数码管，可实时显示对应输出直流电的电压电流值。双路交流电源模块171支持CAN通讯，单路最大输出功率为50W。

单路直流电源模块172与主控机14通讯，触控显示屏实时显示对应输出的电压、电流数据，并通过触控显示屏，可设定输出不同的电压值。并保存记录生成输出电压电流曲线图。并且保存数据到主控机14。单路直流电源模块172可通过面板按键切换不同直流电压输出和最高限制电流输出。电压范围：0～30V,电流范围：0～3A；电压分辨率：10mV,电流分辨率1mA；单路直流电源模块172通过数码管实时显示对应输出的正负交流电压的电压值和电流值。单路直流电源模块172具有模式记录功能，可保存常用的电压电流输出值，可一键切换输出电压电流。单路直流电源模块172支持RS232通讯，单路最大输出功率为90W。

万用表通讯模块173与主控机14通讯，触控显示屏实时显示万用表检测值。可根据检测的值绘制曲线图，并且保存数据到主控机14。万用表通讯模块173实现万用表所有功能：电容电阻检测；二极管检测；三极管检测；温度检测；交直流电压电流检测等功能。万用表通讯模块173支持RS232通讯。

示波器模块与主控机14通讯，触控显示屏实时显示示波器界面。主控机14通过界面对应旋钮调节示波器的各个量程，也可以通过手动调节示波器，主控机14实时显示示波器内容，并且保存数据到主控机14。主控机14可记录保存示波器测得波形的图片和各类数据。如：幅值、周期、频率、峰峰值等。示波器可手动调节，与传统数字示波器一致。示波器模拟带宽70MHz；双监测通道输入；采样率2GSa/s；丰富的触发和总线的解码功能(并行、RS232、I2C、SPI、CAN)等功能。示波器模块支持USB通讯。

虚拟示波器模块175与主控机14通讯，触控显示屏实时显示示波器界面。通过界面对应旋钮调节示波器的各个量程，主控机14实时显示示波器内容，并且保存数据到主控机14。主控机14可记录保存该模块测得波形的图片和各类数据。如：幅值、周期、频率、峰峰值等。示波器模拟带宽20MHz；双监测通道输入；采样率48MSa/s；支持边沿触发和交替触发等功能。虚拟示波器模块175支持USB通讯。

16通道逻辑分析仪模块176与主控机14通讯，触控显示屏实时显示逻辑分析仪监测界面。可设置监测时间，并且保存数据到主控机14。主控机14可记录保存逻辑分析仪测得波形的图片和各类数据。16通道逻辑分析仪模块176支持16通道的数字信号监测。兼容TTL、LVTTL、CMOS；存储深度1M/CH。16通道逻辑分析仪模块176支持USB通讯。

多功能任意波信号发生器模块177与主控机14通讯，触控显示屏实时显示信号发生器界面。通过界面对应旋钮调节信号发生器的各个参数，并且支持保存数据到主控机14。多功能任意波信号发生器模块177采用DDS技术为核心，200MSa/s采样率；25MHz任意波输出(正弦波可到75MHz)。多功能任意波信号发生器模块177支持USB通讯。

主控机14和网孔板12固定至机架11；摄像头13安装至机架11；双路交流电源模块171、单路直流电源模块172、万用表通讯模块173、示波器通讯模块174、虚拟示波器模块175、通道逻辑分析仪模块176、波信号发生器模块177可拆卸安装至网孔板12；主控机14包括：通讯模块141、中央处理器142和GaN基功率开关电源模块143。

通讯模块141与云服务器30构成无线通讯；通讯模块141与双路交流电源模块171、单路直流电源模块172、万用表通讯模块173、示波器通讯模块174、虚拟示波器模块175、通道逻辑分析仪模块176和波信号发生器模块177构成无线通讯连接；

中央处理器142与GaN基功率开关电源模块143、通讯模块141和摄像头13构成通讯连接；

在单路直流电源模块172、万用表通讯模块173、示波器通讯模块174、虚拟示波器模块175、通道逻辑分析仪模块176和波信号发生器模块177插装至网孔板12时，能够与GaN基功率开关电源模块143构成电连接。

GaN基功率开关电源模块143包括：稳压二极管，开关三极管，续流三极管，分压电阻，滤波电容，大功率开关管，负电检测控制单元，供电电源调制单元。

作为一种具体方案，如图3所示，其中二极管V1的一端接负极输入，另一端接三极管V2的基极，三极管V2的集电极接第二、第三电阻R2和R3的公共端，第二电阻R2的一端接到调制信号输入端，第三电阻R3的另一端接三极管V3的基极，三极管V3的集电极接第五电阻R5的一端，另一端接第四电阻R4的一端，第四、第五电阻R4和第五电阻R5将正极输入进行分压，接到续流三极管V4，V5的基极公共端。

大功率开关管的栅极连接到续流三极管V4，V5的发射级公共端，其漏极接正极输入，源级给GaN功率放大器漏极提供调制供电。

作为一种要选方案，续流三极管V4为一只NPN三极管，续流三极管V5为一只PNP三极管，V4与V5作为对管使用，大功率开关管为P沟道MOSFET。

当GaN功率放大器栅极无负电时，二极管V1不工作。当调制信号为高电平时，高速三极管V2导通，V3基极电压为0；当调制信号为低电平时，V2不导通，V3基极电压为0。此时V4，V5，都不导通，GaN功率放大器漏极不供电。实现了功率放大器栅极无负电时，漏极没有供电，保证了GaN功率放大器电源时序控制，不会因为栅极无负电而漏极有供电损坏功率放大器，提高了GaN功率放大器的可靠性。

作为一种具体的实施方式，云平台系统100还包括电接线装置；电接线装置设置于网孔板12的背面；双路交流电源模块171、单路直流电源模块172、万用表通讯模块173、示波器通讯模块174、虚拟示波器模块175、通道逻辑分析仪模块176和波信号发生器模块177可拆安装至网孔板12的正面；双路交流电源模块171、单路直流电源模块172、万用表通讯模块173、示波器通讯模块174、虚拟示波器模块175、通道逻辑分析仪模块176和波信号发生器模块177安装至网孔板12时，与电接线装置构成电连接。

作为一种具体的实施方式，电气平台还包括接线控制器；接线控制器控制电接线装置中线路的通断。

作为一种具体的实施方式，接线控制器与中央处理器构成通讯连接。

作为一种具体的实施方式，电气平台还包括触控显示屏，触控显示屏供用户操作以向接线控制器和/或中央处理器发送控制信号。

作为一种具体的实施方式，无线控制器20供用户操作以向接线控制器和/或中央处理器发送控制信号。

作为一种具体的实施方式，双路交流电源模块171包括：外壳、电连接端子和RFID芯片；RFID芯片和电连接端子安装至外壳；外壳可拆卸连接至网孔板12。

作为一种具体的实施方式，电接线装置设有供电插口；电连接端子贯穿网孔板12插入至供电插口内。

作为一种具体的实施方式，电接线装置包括多个供电插口。

作为一种具体的实施方式，电接线装置还包括控制相邻两个供电插口的之间的电连接的开关。通过两个相邻的供电插口之间的开关改变两个插口之间的通断，从而实现插口按需多用的功能。

云平台系统100能对各个仪器仪表数据的监测，通过主控机14将数据记录保存汇总。可实现在考试过程中无纸化，将需要记录的内容通过仪器检测到，并上传至云服务器30云端，可以对每个学生的情况进行实时记录。结合大数据分析，可数据分析学生实验情况。

云平台系统100还包括一个显示器15，显示器15连接至主控机14以显示相应的信息。

云平台系统100配备杂物回收槽16，可将后残留的垃圾理入槽内。

云平台系统100分为三种模式：考试模式、日常训练模式和高职考模式。

考试模式：可通过云服务器30下传电子考试卷至学生端。学生只需要将仪器链接至对应的测试点，按下保存键即可将答案自动填写在电子考试卷中，完成试卷后上传至云服务器30。在云服务器30中内置数据对比算法，可将答案自动批改，保存成绩，同时摄像头13实时监控学生操作，可供安全操作评分。

日常训练模式：结合大数据概念，学生日常训练测得的各项数据会全部记录并上传至云服务器30。通过数据的积累与挖掘，可以分析出该学年学生的学习状况，并且可以直观的发现学生的薄弱环节；同时该数据也可用于评价老师日常教学成果的参考。

高职考模式：采用GaN基功率开关电源模块143的云平台系统100兼容高职考指定仪器仪表，可对指定仪器仪表的数据进行采集。并且通过电子试卷，学生可直接保存答案，避免因为笔误或者字迹潦草等情况扣除分数。数据上传至云服务器30后，在云服务器30中可直接自动打分和评价。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，包括：云服务器、电气平台和用于配置控制参数以控制所述电气平台的无线控制器；所述电气平台与所述云服务器通讯连接；所述云服务器与所述无线控制器通讯连接；

所述电气平台包括：机架，用于安装的模块的网孔板，用于控制所述电气平台的主控机，用于录制视频的摄像头，双路交流电源模块，单路直流电源模块，万用表通讯模块，示波器通讯模块，虚拟示波器模块，通道逻辑分析仪模块和波信号发生器模块；

所述主控机和所述网孔板固定至所述机架；所述摄像头安装至所述机架；所述双路交流电源模块、所述单路直流电源模块、所述万用表通讯模块、所述示波器通讯模块、所述虚拟示波器模块、所述通道逻辑分析仪模块、所述波信号发生器模块可拆卸安装至所述网孔板；所述主控机包括：通讯模块、中央处理器和GaN基功率开关电源模块；

所述通讯模块与所述云服务器构成无线通讯；所述通讯模块与所述双路交流电源模块、所述单路直流电源模块、所述万用表通讯模块、所述示波器通讯模块、所述虚拟示波器模块、所述通道逻辑分析仪模块和所述波信号发生器模块构成无线通讯连接；

所述中央处理器与所述GaN基功率开关电源模块、所述通讯模块和所述摄像头构成通讯连接；

在所述单路直流电源模块、所述万用表通讯模块、所述示波器通讯模块、所述虚拟示波器模块、所述通道逻辑分析仪模块和所述波信号发生器模块插装至所述网孔板时，能够与所述GaN基功率开关电源模块构成电连接。

2.根据权利要求1所述的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，

所述电气平台还包括电接线装置；所述电接线装置设置于所述网孔板的背面；所述双路交流电源模块、所述单路直流电源模块、所述万用表通讯模块、所述示波器通讯模块、所述虚拟示波器模块、所述通道逻辑分析仪模块和所述波信号发生器模块可拆安装至所述网孔板的正面；所述双路交流电源模块、所述单路直流电源模块、所述万用表通讯模块、所述示波器通讯模块、所述虚拟示波器模块、所述通道逻辑分析仪模块和所述波信号发生器模块安装至所述网孔板时，与所述电接线装置构成电连接。

3.根据权利要求2所述的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，

所述电气平台还包括接线控制器；所述接线控制器控制所述电接线装置中线路的通断。

4.根据权利要求3所述的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，

所述接线控制器与所述中央处理器构成通讯连接。

5.根据权利要求4所述的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，

所述电气平台还包括触控显示屏，所述触控显示屏供用户操作以向所述接线控制器和/或所述中央处理器发送控制信号。

6.根据权利要求4所述的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，

所述无线控制器供用户操作以向所述接线控制器和/或所述中央处理器发送控制信号。

7.根据权利要求2所述的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，

所述双路交流电源模块包括：外壳、电连接端子和RFID芯片；所述RFID芯片和所述电连接端子安装至所述外壳；所述外壳可拆卸连接至所述网孔板。

8.根据权利要求7所述的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，

所述电接线装置设有供电插口；所述电连接端子贯穿所述网孔板插入至所述供电插口内。

9.根据权利要求8所述的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，

所述电接线装置包括多个所述供电插口。

10.根据权利要求9所述的GaN基功率开关电源模块的设计开发云平台系统，其特征在于，

所述电接线装置还包括控制相邻两个所述供电插口的之间的电连接的开关。