CN111953499A - 一种智能板卡调试供电装置 - Google Patents

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周冬冬
王闯利
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Abstract

本发明公开了一种智能板卡调试供电装置，包括交流电源输入连接器、交流/直流电源转换模块、四路直流电源转换电路、输出电源连接器、微处理器电源电路、微处理器工作电路，所述交流电源输入连接器与交流/直流电源转换模块连接，所述交流/直流电源转换模块分别与四路直流电源转换电路、微处理器电源电路连接，所述四路直流电源转换电路分别与输出电源连接器、微处理器工作电路连接。本发明实时精确感知单元板卡不同工作状态，降低因工作电流偏大导致的电路故障，降低调试故障风险。

Description

一种智能板卡调试供电装置
技术领域
本发明涉及专用无线通信行业，是一种用于通信设备多种单元板卡调试时供电使用的智能装置，可以给多种单元板卡提供持续、稳定、高质量的电源输出，同时能实时检测、采样、存储单板工作电压、电流数据，并作智能关断和提醒，提高单元板卡调试效率和电路安全。
背景技术
所有电子设备或具有某些功能的单元板卡，都需要在电源的供给下，才能正常的工作，可以说，电源是一切电子设备正常工作的基础和基本保障。
由于电子技术的特性，电子设备对电源的要求就是能够提供持续、稳定和足够功率的电能供给，而通常情况下，电子设备内部都需要直流稳压电源模块，因此，直流稳压电源技术在电子设备中起着重要的作用。
单元板卡在装入整机前需要先进行单独调试和功能验证，调试时一般由开关直流稳压电源或线性直流稳压电源给单元板卡供电。线性稳压电源输出电源稳定性高、纹波小、可靠性高，但其体积大、重量重、效率相对较低，比较适合于对输出电源质量较高的模拟电路和射频微波电路调试使用。开关稳压电源有着体积小、重量轻、效率高等优点，但由于开关信号的原因，输出电源的纹波较大，不太适合于对电源质量要求很高的射频微波单元板卡调试使用，比较适合与数字电路或有着较大输出功率的板卡或设备调试使用。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种智能板卡调试供电装置，本发明实时精确感知单元板卡不同工作状态，降低因工作电流偏大导致的电路故障，降低调试故障风险。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种智能板卡调试供电装置，包括交流电源输入连接器、交流/直流电源转换模块、四路直流电源转换电路、输出电源连接器、微处理器电源电路、微处理器工作电路，所述交流电源输入连接器与交流/直流电源转换模块连接，所述交流/直流电源转换模块分别与四路直流电源转换电路、微处理器电源电路连接，所述四路直流电源转换电路分别与输出电源连接器、微处理器工作电路连接，其中：
交流电源输入连接器将输入的交流电源输送给交流/直流电源转换模块进行交流电源整流、降压、滤波处理，交流/直流电源转换模块输出稳定的48V直流电源。48V直流电源分为五路，一路给微处理器电源电路，降压滤波输出3.3V电源给微处理器工作电路。另外四路分别给四组相同的直流电源转换电路供电，输出四路电压值数字可调的直流电压。四路输出电源电压值通过微处理器工作电路控制，所述微处理器工作电路用于将四路输出电源电压值设置成相同电压值，或者设置成不同电压值，或者在单路输出电流不满足负载工作电流时，将两路、三路或四路输出设置成相同电压值后并联使用，多路电源共同工作。
直流电源转换电路包括依次连接的开关电源转换电路、线性电源转换电路、负载电流检测电路、电源输出开关电路，且所述微处理器工作电路分别与开关电源转换电路、线性电源转换电路、负载电流检测电路、电源输出开关电路连接。
48V直流电源先通过开关电源转换电路转换成低电压电源，再通过线性电源转换电路转换成高质量的电源输出，线性电源转换电路输出电压值由微处理器工作电路配置来适配末端输出电压，开关电源转换电路的输出电压通过微处理器工作电路控制跟随线性电源转换电路的输出电压，以最优的电压组合实现最佳的工作效率和输出功率。
微处理器工作电路通过接收外部工作电压配置需求和智能感知处理，对开关电源转换电路和线性电源转换电路输出电压值分别进行数字控制，同时对每路降压后的电压值进行A/D采样。当电压值符合调节要求和稳定后，再控制电源输出开关电路，输出电源给目标板使用。负载电流检测电路实时对每路负载工作电流进行采样后，转换成相应电压给微处理器工作电路进行A/D采样，实时了解调试目标板的功耗情况。通过对调试目标板正常工作状态下，工作电压、电流数据的检测、采样、存储，建立每种调试目标板对应的工作电压、电流信息数据库，在相应调试目标板供电调试时，自动配置输出电压值，读取正常工作电流值范围，通过将电流实时采样值与正常电流值范围进行比对，当发现调试中的工作电流不在正常范围内时，关断电源输出。
优选的：包括OLED显示屏，所述OLED显示屏分别与微处理器工作电路和微处理器电源电路连接。
优选的：所述微处理器工作电路上连接有矩阵按键。
优选的：通过串口将调试目标板电压、电流信息输出给计算机。
优选的：所述开关电源转换电路为直流/直流开关电源转换电路，所述直流/直流开关电源转换电路包括DC-DC电源降压芯片和分压反馈电阻电路一，所述分压反馈电阻电路一包括电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、数字电位器Rt，所述DC-DC电源降压芯片的VIN引脚与48V直流电源连接，DC-DC电源降压芯片的EN引脚与微处理器工作电路连接，DC-DC电源降压芯片的SW引脚与降压后的输出电压连接，且所述DC-DC电源降压芯片的SW引脚与电阻一R1一端连接，所述电阻一R1的另一端与电阻二R2的一端连接，所述电阻二R2的另一端与电阻三R3的一端连接，所述电阻三R3的另一端与DC-DC电源降压芯片的GND引脚连接，所述DC-DC电源降压芯片的FB引脚连接在电阻二R2、电阻三R3之间，所述数字电位器Rt并联在电阻三R3两侧。
优选的：在输入电压不变的情况下，通过调整降压芯片反馈电压分压电阻电路一，实现输出电压的变化：
Figure BDA0002571135360000031
电阻二R2为串联电阻，当数字电位器失效短路时，输出电压Vout值如以下公式所示：
Figure BDA0002571135360000032
电阻R3为并联电阻，当数字电位器失效开路时，输出电压Vout值如以下公式所示：
Figure BDA0002571135360000033
其中，Vout表示输出电压Vout值，R1为电阻一，R2为电阻二，R3为电阻三，Rt为数字电位器。
优选的：所述线性电源转换电路为直流/直流线性电源转换电路，所述直流/直流线性电源转换电路包括线性降压电源芯片和分压反馈电阻电路二，所述分压反馈电阻电路二包括电阻四R4、电阻五R5、电阻六R6、数字电位器二Rt2，所述线性降压电源芯片的VIN引脚与开关电源转换电路输出端连接，线性降压电源芯片的VOUT引脚与降压后的输出电压连接，且所述DC-DC电源降压芯片的VOUT引脚与电阻四R4一端连接，所述电阻四R4的另一端与电阻五R5的一端连接，所述电阻五R5的另一端与电阻六R6的一端连接，所述电阻六R6的另一端接地，所述线性降压电源芯片的ADJ引脚连接连接在电阻四R4、电阻五R5之间，所述数字电位器二Rt2并联在电阻六R6两侧。
优选的：通过调整分压反馈电阻电路二，实现输出电压的变化：
Figure BDA0002571135360000034
电阻五R5为串联电阻，当数字电位器失效短路时，输出电压值如以下公式：
Figure BDA0002571135360000035
电阻六R6为并联电阻，当数字电位器失效开路时，输出电压Vout值如以下公式：
Figure BDA0002571135360000036
其中，Vout2表示线性电源转换电路输出电压值，R4为电阻四，R5为电阻五，R6为电阻六，Rt2为数字电位器二。
优选的：所述负载电流检测电路包括电流检测放大器芯片、电流检测采样电阻、采样电流输出电阻器，所述电流检测放大器芯片的Vin引脚与线性电源转换电路输出连接，所述电流检测放大器芯片的Vout引脚与电源输出开关电路连接，所述电流检测采样电阻一端与电流检测放大器芯片的Vin引脚连接，另一端与电流检测放大器芯片的Vout引脚连接。所述电流检测放大器芯片的V-IDT引脚与微处理器工作电路连接，所述采样电流输出电阻器一端与电流检测放大器芯片的V-IDT引脚连接，另一端接地。
优选的：所述电源输出开关电路包括PMOS管、NPN管，所述PMOS管的源极与负载电流检测电路连接，所述PMOS管的漏极极与输出电源连接器连接，所述PMOS管的栅极与NPN管的集电极连接，所述NPN管的基极与微处理器工作电路连接，所述NPN管的发射极接地。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
本发明让智能板卡调试供电装置成为单元板卡调试系统的一部分，是原有调试仪表的有益补充，可以提高单元板卡供电电源的质量，实时精确感知单元板卡不同工作状态时的电压、电流消耗情况，在预设的工作电流安全边界范围内，连续监控单元板卡的工作状态，一旦有异常情况，可以及时关断电源输出和发出告警信号，提示调试人员。降低因工作电流偏大导致的电路故障，提醒调试人员因部分电路未正常工作引起的电流偏小情况，提高单元板卡的调试效率，降低调试故障风险。
附图说明
图1为智能板卡调试供电装置组成框图。
图2为交流/直流转换模块电路示意框图。
图3为直流/直流开关电源转换电路示意图。
图4为直流/直流线性电源电路示意图。
图5为负载电流检测电路示意图。
图6为电源输出开关电路示意图。
图7为微处理器外围接口框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种智能板卡调试供电装置，如图1所示，包括交流电源输入连接器、交流/直流电源转换模块、四路直流电源转换电路、输出电源连接器、微处理器电源电路、微处理器工作电路、OLED显示屏，所述交流电源输入连接器与交流/直流电源转换模块连接，所述交流/直流电源转换模块分别与四路直流电源转换电路、微处理器电源电路连接，所述四路直流电源转换电路分别与输出电源连接器、微处理器工作电路连接，所述OLED显示屏分别与微处理器工作电路和微处理器电源电路连接，所述微处理器工作电路上连接有矩阵按键，智能板卡调试供电装置可以提供四路电源输出，每路电源输出电压值均可以数控调整，可以单路独立输出，也可以多路并联输出，输出电压值、限制电流值等设置均可通过矩阵按键操作，其中：
交流电源输入连接器1，交流85V～264V电压输入端口，是交流高压信号，需要进行安全防护措施设计，避免人体直接接触到交流高压信号。
交流/直流转换模块2，负责交流电源滤波、整流、降压等处理，选用60W微型化交流变直流模块型电源，模块的电路示意框图如图2所示。模块可以允许交流85V～264V全范围电压(频率47Hz～440Hz)电源输入，直流48V、1.25A输出，可达到最高91％的工作效率，具有过负载、过电压保护能力。
开关电源转换电路3，实现直流48V电压输入，7V～32V直流电源输出，该输出电压值由微处理器控制，始终跟随线性电源转换电路输出电压，保持比其高3V左右的电压值输出。
线性电源转换电路4，其将开关电源转换电路输出的电压进行线性低压差降压变换，进一步提高装置每路输出电源的质量，提高每路电源之间的噪声隔离，其输出电压值由微处理器控制，减去后级负载电流检测电路、电源输出开关电路、肖特基二极管电路的压降后，输出3V～28V范围直流电压。
负载电流检测电路5，主要用于将四路电源的电流信号电阻采样后，转换成电压信号给微处理器A/D采样。
电源输出开关电路6，控制每路电源的输出，开关闭合时，有输出。开关断开时，无输出。
电源输出肖特基二极管7，用于多路输出并联隔离。
直流电源输出连接器8，直流3V～28V电压输出端口。
微处理器电源电路9，采用开关电源转换电路，输入48V直流电压，输出3.3V直流电压，给微处理器和外围电路、OLED显示屏工作使用。
微处理器工作电路10，微处理器是供电装置的电压、电流采样、判断、决策、控制部分，可以由人工通过人机界面设置，也可以通过软件算法实现自动控制，同时供电装置通过微处理器与计算机进行通信，可接受计算机的管理和配置，也能实时上报每路输出电源的当前电压和电流采样信息。
OLED显示屏11，是供电装置人机界面的显示部分，通过显示屏可以显示供电装置的四路输出电压、电流数据、开关状态、限流窗口值、电压窗口值等信息，同时完成与按键相对应的软菜单显示。
矩阵按键12，是供电装置人机界面的输入部分，通过按键和显示屏软菜单，可以对供电装置的输出电压值、限流窗口值、电源输出开关等进行控制。
开关电源转换电路输出电压控制信号13，由微处理器输出，通过控制数字电位器的电阻值，改变输出电压值。
线性电源转换电路输出电压控制信号14，由微处理器输出，通过控制数字电位器的电阻值，改变输出电压值。
负载电流检测电路输出电压采样信号15，给微处理器进行A/D采样，检测出当前负载的电流功耗状态。
电源输出开关通断控制信号16，由微处理器输出控制。
直流输出电压采样信号17，给微处理器进行A/D采样，检测最终输出电压值。
交流电源输入连接器将输入的交流电源输送给交流/直流电源转换模块进行交流电源整流、降压、滤波处理，交流/直流电源转换模块输出稳定的48V直流电源。48V直流电源分为五路，一路给微处理器电源电路，降压滤波输出3.3V电源给微处理器工作电路、OLED显示屏工作使用。另外四路分别给四组相同的直流电源转换电路供电，输出四路电压值数字可调的直流电压。四路输出电源电压值通过微处理器工作电路控制，所述微处理器工作电路用于将四路输出电源电压值设置成相同电压值，或者设置成不同电压值，或者在单路输出电流不满足负载工作电流时，将两路、三路或四路输出设置成相同电压值后并联使用，多路电源共同工作。四路输出电源电压值可以通过微处理器控制，可设置成相同电压值，也可以设置成不同电压值。在单路输出电流不满足负载工作电流时，还可以将两路、三路或四路输出设置成相同电压值后并联使用，多路电源共同工作，提高负载电流驱动能力。
直流电源转换电路包括依次连接的开关电源转换电路、线性电源转换电路、负载电流检测电路、电源输出开关电路，且所述微处理器工作电路分别与开关电源转换电路、线性电源转换电路、负载电流检测电路、电源输出开关电路连接。
48V直流电源先通过开关电源电路高效率的转换成低电压电源，再通过线性电源电路转换成高质量的电源输出，采用开关电源和线性电源相结合的方法，提高转换效率的同时，提高电源输出质量，减少电路发热量，增强了输出带载能力。线性电源转换电路输出电压值由微处理器配置来适配末端输出电压，开关电源转换电路的输出电压可以通过微处理器控制跟随线性电源转换电路的输出电压，以最优的电压组合实现最佳的工作效率和输出功率。
微处理器工作电路通过接收外部工作电压配置需求和智能感知处理，对开关电源转换电路和线性电源转换电路输出电压值分别进行数字控制，同时对每路降压后的电压值进行A/D采样。当电压值符合调节要求和稳定后，再控制电源输出开关，输出电源给目标板使用，避免调节过程中的波动、调节失误或电路故障造成高压脉冲和失调电压输出，影响到调试目标板的正常工作。负载电流检测电路实时对每路负载工作电流进行采样后，转换成相应电压给微处理器进行A/D采样，实时了解调试目标板的功耗情况。通过对调试目标板正常工作状态下，工作电压、电流数据的检测、采样、存储，建立每种调试目标板对应的工作电压、电流信息数据库，在相应调试目标板供电调试时，可以自动配置输出电压值，读取正常工作电流值范围，通过将电流实时采样值与正常电流值范围进行比对，当发现调试中的工作电流不在正常范围内时，可以及时关断电源输出。同时还可以通过串口将调试目标板电压、电流信息输出给计算机，方便进行进一步存储和分析。
直流/直流开关电源转换电路选用高效率DC-DC电源降压芯片，其具有可调的开关频率，内部集成有MOSFET管，可以支持4.5V～60V范围电压输入，工作使能信号可以控制电路工作在正常或关闭状态，输出电压经过电容滤波后，输出低纹波的电源给线性电源转换电路。该电路的优点是输入电源范围宽，降压转换效率高，电路外围器件少、可靠性高，缺点是输出电源纹波较大，不适用于对电源质量要求高的电路使用。
如图3所示，图中18是DC-DC电源降压芯片。19是输入48电压信号Vin。20是控制电路输出电压通断的使能信号EN-1。21是降压芯片输出电压分压反馈电阻电路，由R1、R2、R3、Rt组成。22是降压后的输出电压Vout。所述开关电源转换电路为直流/直流开关电源转换电路，所述直流/直流开关电源转换电路包括DC-DC电源降压芯片和分压反馈电阻电路一，所述分压反馈电阻电路一包括电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、数字电位器Rt，所述DC-DC电源降压芯片的VIN引脚与48V直流电源连接，DC-DC电源降压芯片的EN引脚与微处理器工作电路连接，DC-DC电源降压芯片的SW引脚与降压后的输出电压连接，且所述DC-DC电源降压芯片的SW引脚与电阻一R1一端连接，所述电阻一R1的另一端与电阻二R2的一端连接，所述电阻二R2的另一端与电阻三R3的一端连接，所述电阻三R3的另一端与DC-DC电源降压芯片的GND引脚连接，所述DC-DC电源降压芯片的FB引脚连接在电阻二R2、电阻三R3之间，所述数字电位器Rt并联在电阻三R3两侧。
开关电源转换电路输出电压在7V～32V范围内可调，在输入电压不变的情况下，通过调整降压芯片反馈电压分压电阻电路(21)，实现输出电压的变化，输出电压Vout与分压电阻R1、R2、R3、Rt的关系如以下公式所示：
Figure BDA0002571135360000081
电阻二R2为串联电阻，当数字电位器失效短路时，输出电压Vout值如以下公式所示：
Figure BDA0002571135360000082
电阻R3为并联电阻，当数字电位器失效开路时，输出电压Vout值如以下公式所示：
Figure BDA0002571135360000083
其中，Vout表示输出电压Vout值，R1为电阻一，R2为电阻二，R3为电阻三，R1、R2、R3为固定阻值电阻，Rt为数字电位器。
由此，可以保证在数字电位器任何失效状态时，都能保证电源输出电压可控，不会因为失控，输出电压过高，损害后级电路。
在7V～32V输出电压范围内，Rt电阻取值如下表所示。
输出电压Vout 电阻R1 电阻R2 电阻R3 数字电位器Rt
7V 40k 5.1k 30k 0Ω
10V 40k 5.1k 30k 3kΩ
20V 40k 5.1k 30k 18kΩ
30V 40k 5.1k 30k 60kΩ
32V 40k 5.1k 30k 77kΩ
按照以上电阻取值后，可以计算出数字电位器失效情况下的输出电压范围。
当数字电位器失效短路时，输出电压Vout≈7V。
当数字电位器失效开路时，输出电压Vout≈41.78V。
即，数字电位器失效时，输出电压范围为7V～41.78V，在直流/直流线性电源转换电路输入电压3V～45V范围以内，不会损坏直流/直流线性电源转换电路的器件。
根据数字电位器Rt的阻值范围，装置选用80kΩ，256位非易失性数字电位器芯片，可以满足阻值变化范围，同时实现最小0.3125kΩ的调整步进，达到精确调整输出电源的目的。
直流/直流线性电源转换电路选用大功率线性降压芯片，其可最大输出3A电流，支持3V～45V电压输入，输出电压经过电容滤波后，输出高质量的电源给调试目标板使用。该电路的优点是输出电源纹波极小，输入电源范围宽，电路外围器件少、可靠性高，缺点是降压转换效低，在输入输出压差大、负载电流大时，电路发热量较大，散热不好或环境温度较高时，长时间工作可靠性低，适用于对电源质量要求高的电路使用。
但本装置通过输入电压跟随输出电压的方式，始终保持3V左右的压降，在最大输出电流3A情况下，器件功耗为9W，通过安装散热器的方式，可以有效提高器件散热效率，降低器件温度，让电路稳定、持续工作。即提高了线性电源的转换效率，又保证了电源输出的质量。
如图4所述，23是线性降压电源芯片。24是输入7V～32V电压信号Vin。25是降压芯片输出电压分压反馈电阻电路，由R4、R5、R6、Rt2组成。26是降压后的输出电压Vout。
所述线性电源转换电路为直流/直流线性电源转换电路，所述直流/直流线性电源转换电路包括线性降压电源芯片和分压反馈电阻电路二，所述分压反馈电阻电路二包括电阻四R4、电阻五R5、电阻六R6、数字电位器二Rt2，所述线性降压电源芯片的VIN引脚与开关电源转换电路输出端连接，线性降压电源芯片的VOUT引脚与降压后的输出电压连接，且所述DC-DC电源降压芯片的VOUT引脚与电阻四R4一端连接，所述电阻四R4的另一端与电阻五R5的一端连接，所述电阻五R5的另一端与电阻六R6的一端连接，所述电阻六R6的另一端接地，所述线性降压电源芯片的ADJ引脚连接连接在电阻四R4、电阻五R5之间，所述数字电位器二Rt2并联在电阻六R6两侧。
线性电源转换电路输出电压在4V～29V范围内可调，通过调整降压芯片反馈电阻电路二，)，实现输出电压的变化，输出电压Vout与分压电阻R4、R5、R6、Rt2的关系如以下公式所示：
Figure BDA0002571135360000091
电阻五R5为串联电阻，当数字电位器失效短路时，输出电压值如以下公式：
Figure BDA0002571135360000092
电阻六R6为并联电阻，当数字电位器失效开路时，输出电压Vout值如以下公式：
Figure BDA0002571135360000093
其中，Vout2表示线性电源转换电路输出电压值，R4为电阻四，R5为电阻五，R6为电阻六，Rt2为数字电位器二。
由此，可以保证在数字电位器任何失效状态时，都能保证电源输出电压可控，不损害后级电路。
在4V～29V输出电压范围内，Rt电阻取值如以下表所示。
Figure BDA0002571135360000094
Figure BDA0002571135360000101
按照以上电阻取值，可以计算出数字电位器失效情况下的输出电压范围。
当数字电位器失效短路时，输出电压Vout＝3.75V。
当数字电位器失效开路时，输出电压Vout≈40.9V。
即，数字电位器失效时，输出电压范围为3.75V～40.9V，不会损坏后级电流检测和开关电路，当输出电压检测到异常后，会快速关断输出通路，最大限度的降低对调试目标板的损坏。
根据数字电位器二Rt2的阻值范围，选用80kΩ，256位非易失性数字电位器芯片，可以满足阻值变化范围，同时实现最小0.3125kΩ的调整步进，达到精确调整输出电源的目的。
负载电流检测电路基于通用型、高电压、高压侧电流检测放大器芯片，其失调电压低、电流消耗低、适应电压范围宽。
如图5所示，27是电流检测放大器芯片。28是检测输入电压信号Vin。29是检测输出电压信号Vout。30是电流检测后转换输出电压信号V-IDT，给处理器采样使用。31是电流检测采样电阻，选用高精度、中功率贴片电阻器。32是采样电流输出电阻器，通过它将输出电流转换成输出电压方便处理器A/D采样，其阻值的与输出电压值成正比。
所述负载电流检测电路包括电流检测放大器芯片、电流检测采样电阻、采样电流输出电阻器，所述电流检测放大器芯片的Vin引脚与线性电源转换电路输出连接，所述电流检测放大器芯片的Vout引脚与电源输出开关电路连接，所述电流检测采样电阻一端与电流检测放大器芯片的Vin引脚连接，另一端与电流检测放大器芯片的Vout引脚连接。所述电流检测放大器芯片的V-IDT引脚与微处理器工作电路连接，所述采样电流输出电阻器一端与电流检测放大器芯片的V-IDT引脚连接，另一端接地。
电流检测放大器可以通过外部检测电阻器(31)两端的电压差来实时采样负载电流，芯片内部电路将输入电压转换为输出电流，再通过输出电阻器(32)转换成输出电压信号。
电源输出开关电路选用P沟道MOSFET管和NPN三极管结合的方式实现，电路示意框图如图6所示，33是P沟道MOSFET管。34是NPN三极管。35是输入电压信号Vin。36是输出电压信号Vout。37是开关通断使能控制信号EN-2。
所述电源输出开关电路包括PMOS管、NPN管，所述PMOS管的源极与负载电流检测电路连接，所述PMOS管的漏极极与输出电源连接器连接，所述PMOS管的栅极与NPN管的集电极连接，所述NPN管的基极与微处理器工作电路连接，所述NPN管的发射极接地。
该电路结构简单，可靠性高，采用MOSFET管作为开关管，导通时，MOSFET管内阻很小，可以通过较大的工作电流，由三极管驱动MOSFET管的通断，微处理器的普通GPIO接口即可控制整个电路的通断状态。
微处理器电路选用具有较强通用性的32位ARM处理器芯片，该微处理器基于ARM32位Cortex-M3内核，具有最高72MHz工作频率，512K字节闪存程序存储器，拥有USB、CAN、11个定时器、3个12位ADC转换器、多达13个通信接口和多个快速多功能双向I/O口等资源，完全满足模块的控制、通信等需求，且具有很大的可扩展空间。
图7是微处理器外围接口框图，其显示了处理器主要的外设电路及用到的内部资源。图中：
38是微处理器外部供电电源降压电路，为微处理器提供+3.3V工作电源。
39是每路电源负载工作电流检测口。
40是每路电源输出电压检测口。
41是4×4矩阵式按键，采用行列扫描方式识别每个按键动作。
42是开关电源转换电路输出电压调整接口，通过控制数字电位器实现。
43是线性电源转换电路输出电压调整接口，通过控制数字电位器实现。
44是每路电源输出开关使能控制信号。
45是OLED显示屏，显示装置当前工作状态和设置内容等，OLED屏有较好的对比度和环境适应性性能，用户操作体验较好。
46是输通信和调试串口，可以通过该口给工装加载软件，打印装置工作状态信息，也可以通过该接口将每路工作电压、电流数据上传给计算机。
47是FLASH存储器，具有掉电保护能力，可以存储一些设置的参数和记录调试目标板工作特性数据。
微处理器工作电路是供电装置的电压、电流采样、判断、决策、控制部分，可以由人工通过人机界面设置，也可以通过软件算法实现自动控制，同时供电装置通过微处理器与计算机进行通信，可接受计算机的管理和配置，也能实时上报每路输出电源的当前电压和电流采样信息。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能板卡调试供电装置，其特征在于：包括交流电源输入连接器、交流/直流电源转换模块、四路直流电源转换电路、输出电源连接器、微处理器电源电路、微处理器工作电路，所述交流电源输入连接器与交流/直流电源转换模块连接，所述交流/直流电源转换模块分别与四路直流电源转换电路、微处理器电源电路连接，所述四路直流电源转换电路分别与输出电源连接器、微处理器工作电路连接，其中：
交流电源输入连接器将输入的交流电源输送给交流/直流电源转换模块进行交流电源整流、降压、滤波处理，交流/直流电源转换模块输出稳定的48V直流电源；48V直流电源分为五路，一路给微处理器电源电路，降压滤波输出3.3V电源给微处理器工作电路；另外四路分别给四组相同的直流电源转换电路供电，输出四路电压值数字可调的直流电压；四路输出电源电压值通过微处理器工作电路控制，所述微处理器工作电路用于将四路输出电源电压值设置成相同电压值，或者设置成不同电压值，或者在单路输出电流不满足负载工作电流时，将两路、三路或四路输出设置成相同电压值后并联使用，多路电源共同工作；
直流电源转换电路包括依次连接的开关电源转换电路、线性电源转换电路、负载电流检测电路、电源输出开关电路，且所述微处理器工作电路分别与开关电源转换电路、线性电源转换电路、负载电流检测电路、电源输出开关电路连接；
48V直流电源先通过开关电源转换电路转换成低电压电源，再通过线性电源转换电路转换成高质量的电源输出，线性电源转换电路输出电压值由微处理器工作电路配置来适配末端输出电压，开关电源转换电路的输出电压通过微处理器工作电路控制跟随线性电源转换电路的输出电压，以最优的电压组合实现最佳的工作效率和输出功率；
微处理器工作电路通过接收外部工作电压配置需求和智能感知处理，对开关电源转换电路和线性电源转换电路输出电压值分别进行数字控制，同时对每路降压后的电压值进行A/D采样；当电压值符合调节要求和稳定后，再控制电源输出开关电路，输出电源给目标板使用；负载电流检测电路实时对每路负载工作电流进行采样后，转换成相应电压给微处理器工作电路进行A/D采样，实时了解调试目标板的功耗情况；通过对调试目标板正常工作状态下，工作电压、电流数据的检测、采样、存储，建立每种调试目标板对应的工作电压、电流信息数据库，在相应调试目标板供电调试时，自动配置输出电压值，读取正常工作电流值范围，通过将电流实时采样值与正常电流值范围进行比对，当发现调试中的工作电流不在正常范围内时，关断电源输出。
2.根据权利要求1所述智能板卡调试供电装置，其特征在于：包括OLED显示屏，所述OLED显示屏分别与微处理器工作电路和微处理器电源电路连接。
3.根据权利要求1所述智能板卡调试供电装置，其特征在于：所述微处理器工作电路上连接有矩阵按键。
4.根据权利要求1所述智能板卡调试供电装置，其特征在于：通过串口将调试目标板电压、电流信息输出给计算机。
5.根据权利要求1所述智能板卡调试供电装置，其特征在于：所述开关电源转换电路为直流/直流开关电源转换电路，所述直流/直流开关电源转换电路包括DC-DC电源降压芯片(18)和分压反馈电阻电路一(21)，所述分压反馈电阻电路一(21)包括电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、数字电位器Rt，所述DC-DC电源降压芯片(18)的VIN引脚与48V直流电源连接，DC-DC电源降压芯片(18)的EN引脚与微处理器工作电路连接，DC-DC电源降压芯片(18)的SW引脚与降压后的输出电压连接，且所述DC-DC电源降压芯片(18)的SW引脚与电阻一R1一端连接，所述电阻一R1的另一端与电阻二R2的一端连接，所述电阻二R2的另一端与电阻三R3的一端连接，所述电阻三R3的另一端与DC-DC电源降压芯片(18)的GND引脚连接，所述DC-DC电源降压芯片(18)的FB引脚连接在电阻二R2、电阻三R3之间，所述数字电位器Rt并联在电阻三R3两侧。
6.根据权利要求5所述智能板卡调试供电装置，其特征在于：在输入电压不变的情况下，通过调整降压芯片反馈电压分压电阻电路一(21)，实现输出电压的变化：
Figure FDA0002571135350000021
电阻二R2为串联电阻，当数字电位器失效短路时，输出电压Vout值如以下公式所示：
Figure FDA0002571135350000022
电阻R3为并联电阻，当数字电位器失效开路时，输出电压Vout值如以下公式所示：
Figure FDA0002571135350000023
其中，Vout表示输出电压Vout值，R1为电阻一，R2为电阻二，R3为电阻三，Rt为数字电位器。
7.根据权利要求1所述智能板卡调试供电装置，其特征在于：所述线性电源转换电路为直流/直流线性电源转换电路，所述直流/直流线性电源转换电路包括线性降压电源芯片(23)和分压反馈电阻电路二(25)，所述分压反馈电阻电路二(25)包括电阻四R4、电阻五R5、电阻六R6、数字电位器二Rt2，所述线性降压电源芯片(23)的VIN引脚与开关电源转换电路输出端连接，线性降压电源芯片(23)的VOUT引脚与降压后的输出电压连接，且所述DC-DC电源降压芯片(18)的VOUT引脚与电阻四R4一端连接，所述电阻四R4的另一端与电阻五R5的一端连接，所述电阻五R5的另一端与电阻六R6的一端连接，所述电阻六R6的另一端接地，所述线性降压电源芯片(23)的ADJ引脚连接连接在电阻四R4、电阻五R5之间，所述数字电位器二Rt2并联在电阻六R6两侧。
8.根据权利要求7所述智能板卡调试供电装置，其特征在于：通过调整分压反馈电阻电路二，实现输出电压的变化：
Figure FDA0002571135350000031
电阻五R5为串联电阻，当数字电位器失效短路时，输出电压值如以下公式：
Figure FDA0002571135350000032
电阻六R6为并联电阻，当数字电位器失效开路时，输出电压Vout值如以下公式：
Figure FDA0002571135350000033
其中，Vout2表示线性电源转换电路输出电压值，R4为电阻四，R5为电阻五，R6为电阻六，Rt2为数字电位器二。
9.根据权利要求1所述智能板卡调试供电装置，其特征在于：所述负载电流检测电路包括电流检测放大器芯片(27)、电流检测采样电阻(31)、采样电流输出电阻器(32)，所述电流检测放大器芯片(27)的Vin引脚与线性电源转换电路输出连接，所述电流检测放大器芯片(27)的Vout引脚与电源输出开关电路连接，所述电流检测采样电阻(31)一端与电流检测放大器芯片(27)的Vin引脚连接，另一端与电流检测放大器芯片(27)的Vout引脚连接；所述电流检测放大器芯片(27)的V-IDT引脚与微处理器工作电路连接，所述采样电流输出电阻器(32)一端与电流检测放大器芯片(27)的V-IDT引脚连接，另一端接地。
10.根据权利要求1所述智能板卡调试供电装置，其特征在于：所述电源输出开关电路包括PMOS管(33)、NPN管(34)，所述PMOS管(33)的源极与负载电流检测电路连接，所述PMOS管(33)的漏极极与输出电源连接器连接，所述PMOS管(33)的栅极与NPN管(34)的集电极连接，所述NPN管(34)的基极与微处理器工作电路连接，所述NPN管(34)的发射极接地。
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