CN113660032A - 一种卫星地面站信道产品通用电源监控系统 - Google Patents

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张楚昂
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Abstract

该发明公开了一种卫星地面站信道产品通用电源监控系统，属于信号通信领域.本发明提供一种通用的，能够实现上变频、下变频、功率放大器、2选1同轴开关、波导开关、低噪声放大器、移相器、校零变频器等装置的电源通断需求以及电流大小监测的电路板，通过分析各个模块的对电源电压、电流的特性后，设计了一种通用的电源监控电路，可以适配于各个模块，解决了传统的根据配置不同的模块而进行重复性开发工作。

Description

一种卫星地面站信道产品通用电源监控系统
技术领域
本发明涉及微波通信领域中的一种卫星地面站微波收发信道装置，特别适用于给上变频、下变频、功率放大器、2选1同轴开关、波导开关、低噪声放大器、移相器、校零变频器等微波通信系统产品提供外部电源模块的电源通断以及实时监测电压、电流的大小。
背景技术
传统的微波通信收发信道中的电源监控板由于多采用定制化导致重复开发、周期长、成本高，极大的限制了其广泛的应用。
发明内容
本发明的技术解决问题是：提供一种通用的，能够实现上变频、下变频、功率放大器、2 选1同轴开关、波导开关、低噪声放大器、移相器、校零变频器等装置的电源通断需求以及电流大小监测的电路板，通过分析各个模块的对电源电压、电流的特性后，设计了一种通用的电源监控电路，可以适配于各个模块，解决了传统的根据配置不同的模块而进行重复性开发工作。
本发明的技术解决方案是：一种卫星地面站信道产品通用电源监控系统，包括处理器芯片、电源转换芯片、LED指示灯驱动电路、接口保护电路、RS-422\RS-485通信转换模块、时钟电路、三个外部电源输入通断控制电路、六个电流检测及转换电路、电压检测电路、电压采集电路以及四个连接器组合；所述三个外部电源输入通断控制电路为第一到第三外部电源输入通断控制电路，六个电流检测及转换电路为第一到第六电流检测及转换电路，四个连接器分别为： J1、J2、J3、J4；
所述时钟电路输出信号给处理器芯片，所述处理器芯片分别连接调试接口的一端、连接器 J3、RS-422\RS-485通信转换模块、第一外部电源输入通断控制电路、第二外部电源输入通断控制电路，并且还输出GPIO信号，所述调试接口的另一端与连接器J4连接；所述 RS-422\RS-485通信转换模块通过接口保护电路与连接器J1连接，连接器J1分别输出信号给：电源转换芯片、第一外部电源输入通断控制电路、第二外部电源输入通断控制电路、第三外部电源输入通断控制电路、LED指示灯驱动电路；电源转换芯片输出电压信号；所述第一外部电源输入通断控制电路分别输出信号给第一电流检测及转换电路和第二电流检测及转换电路，第二外部电源输入通断控制电路分别输出信号给第三电流检测及转换电路和第四电流检测及转换电路，第三外部电源输入通断控制电路分别输出信号给第五电流检测及转换电路和第六电流检测及转换电路；第一到第六电流检测及转换电路都分别连接连接器J2和电压采集电路，电压检测电路和基准电压电路同时连接电压采集电路。
本发明与现有技术相比有益效果为：
本发明中，通用电源监控电路板通用性强，能满足多种型号需求，可板级通用；通用电源监控电路板上面的大部分元器件均可采用国产元器件，自主可控；电路板的外部电源通断控制可以同时对6路电源的输出进行控制；电路板的5V通用输出接口达2路，可以同时满足2个模块的供电；电路板的12V通用输出接口达4路，可以同时满足4个模块的供电；电路板的标准RS-422通信接口达1路，可以同时满足与多个模块的通信；所有的对外输入、输出接口电路在器件选型时就设计了TVS保护器件，提高了电磁兼容和可靠性；MCU选用北京兆易创新科技股份有限公司的GD32系列，该系列产品可靠稳定，开发资源齐全，利于产品开发；所有连接器均选用国产长江连接器公司的连接器，可靠性高、成本低，体积小。
附图说明
图1为本发明一种卫星地面站信道产品通用电源监控系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种新型通用控制电路板100，包括MCU芯片1、LDO电源芯片2、LED指示灯驱动电路3、接口保护电路4、RS-422\RS-485通信转换模块5、外部电源输入通断控制电路6、电流检测及转换电路7、电压检测电路8、电压采集电路9、基准电压电路10、时钟电路11、连接器组合如图1所示，图中的电路板设计用于控制变频模块、本振模块、低噪声放大器、功率放大器、2选1同轴开关、移相器、波导开关以及校零变频器的电压通断以及电压、电流大小监控，布局如图所示。所述的连接器组合，包括连接器J1、J2、J3、J4。
处理器芯片选用国产北京兆易创新科技股份有限公司旗下的GD32系列MCU作为通用电路板的主控制芯片，进行逻辑控制，通信信号接收与输出；电源转换芯片选用国产上海贝岭公司的LDO芯片BL1117-33CX将5V电源转换为3.3V，供给处理器及其他芯片使用；RS-422\RS-485 通信转换模块选用国产芯力特电子科技有限公司的RS-422\RS-485芯片SIT75179BDR实现外部的RS-422信号、RS-485信号的输入与输出的实现；RS-422\RS-485通信转换模块还包括TVS 管，所述的TVS管选用上海雷卯电子科技有限公司的SM712用于瞬态过压保护；外部电源输入通断控制电路选用国产江苏长晶科技有限公司的S9014 NPN型三极管和中国台湾微碧公司的双通道PMOS管芯片AO4805实现外部外部电源的输入与输出的通断；电流检测及转换电路选用国产广东风华高新科技股份有限公司的高精度采样电阻MFL12HR020FT和Maxim公司的 MAX4376TAUK+T电流检测芯片实现外部电源的输入电流的I/V转换、放大后输出给电压采集电路实现；电压检测电路选用广东风华高新科技股份有限公司的电阻进行分压实现电源电压信号的倍数转换后输出给电压采集电路实现；电压采集电路选用TI公司的ADS7828E实现模拟电压信号的采集并将其转换为数字信号后的按照I2C接口协议输入到MCU；电压采集电路还包括基准电压电路，所述的基准电压电路中所用的基准电压芯片选用TI公司的REF3225AIDBVR实现 ADC参考基准电压的输出；时钟电路选用国产深圳扬兴科技有限公司的12MHz的有源晶振 OT322512MJBA4SL作为时钟信号提供给MCU芯片。
J1放在通用控制电路板100的最左侧，作为+5V和+12V的输入接口将5V电源送至电源转换电路和外部电源输入通断控制电路，同时将+12V送至外部电源输入通断控制电路，同时J 1也用于1路RS-422/RS-485通信；电源转换电路包括LDO电源转换芯片2；外部电源输入通断控制电路6一共有6路，其中2路用于控制5V电源的通断，另外4路用于12V电源的通断； RS-422/RS-485通信，采用专用的RS-422/RS-485转换芯片和接口保护电路4实现；连接器J2 设置在电路板的左下角，用于2路5V电源和4路12V电源输出到其他装置；6路电源在输出到连接器J2前分别经过了电流检测及转换电路，并将转换后的电压信号分别提供给了电压采集电路9；电压采集电路9还包括基准电压电路10；连接器J3设置在电路板的正上方，用于对外提供MCU自带的SPI接口；连接器J 4设置在电路板的右上方，连接器J 3的右边，用于下载程序；
当电路板实现外部电源的通断控制功能时，通过J1中的接收输入的控制指令信息，通过通信转换模块接收的上级系统信息转换为MCU能够识别的信息，由MCU芯片将该指令信息经过处理后，通过MCU的GPIO控制三极管的基极进行电压转换后进而控制PMOS的栅极来控制MOS 管的S极和D极的通断。
当电路板实现电流检测时，外部电源被设置为通路后，电源通过MOS管送至电流检测及转换电路，其中采样电阻串接在电路中进行I/V转换，电流检测芯片的两个输入端分别接在采样电阻的两端进行电压的放大，并输送至电压采集电路，电压采集电路采集完后将其实时的转换为数字信号供给MCU，并通过J1将电流大小信息实时的输出的给监控系统。
当电路板实现电压检测功能时，通过2组电阻来分别对从J1输入的5V和12V电源电压进行分压，将分压后的电压信号输送至电压采集电路，电压采集电路采集完后将其实时的转换为数字信号供给MCU，并通过J1将电压大小信息实时的输出的给监控系统。
当电路板实现LED指示灯功能时，MCU根据不同的工作模式，通过GPIO将相应的控制信号传递给LED指示灯进行显示。
通用电源监控电路板：
电路板尺寸为60mm×80mm，在通用电源监控电路板上面设置4个连接器J1～J4，其中 J1放置在电路板左侧，J2在电路板的左下角，J3在电路板的正上面，J4在电路的上方J3的右侧。

Claims (1)

1.一种卫星地面站信道产品通用电源监控系统，包括处理器芯片、电源转换芯片、LED指示灯驱动电路、接口保护电路、RS-422\RS-485通信转换模块、时钟电路、三个外部电源输入通断控制电路、六个电流检测及转换电路、电压检测电路、电压采集电路以及四个连接器组合；所述三个外部电源输入通断控制电路为第一到第三外部电源输入通断控制电路，六个电流检测及转换电路为第一到第六电流检测及转换电路，四个连接器分别为：J1、J2、J3、J4；
所述时钟电路输出信号给处理器芯片，所述处理器芯片分别连接调试接口的一端、连接器J3、RS-422\RS-485通信转换模块、第一外部电源输入通断控制电路、第二外部电源输入通断控制电路，并且还输出GPIO信号，所述调试接口的另一端与连接器J4连接；所述RS-422\RS-485通信转换模块通过接口保护电路与连接器J1连接，连接器J1分别输出信号给：电源转换芯片、第一外部电源输入通断控制电路、第二外部电源输入通断控制电路、第三外部电源输入通断控制电路、LED指示灯驱动电路；电源转换芯片输出电压信号；所述第一外部电源输入通断控制电路分别输出信号给第一电流检测及转换电路和第二电流检测及转换电路，第二外部电源输入通断控制电路分别输出信号给第三电流检测及转换电路和第四电流检测及转换电路，第三外部电源输入通断控制电路分别输出信号给第五电流检测及转换电路和第六电流检测及转换电路；第一到第六电流检测及转换电路都分别连接连接器J2和电压采集电路，电压检测电路和基准电压电路同时连接电压采集电路。
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