CN116317560A - 八通道dac电压可调线性电源 - Google Patents

八通道dac电压可调线性电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种八通道DAC电压可调线性电源,属于电子信息领域。包括220V转18V单元、BUCK稳压单元、5V稳压单元、3.3V稳压单元、八通道DAC电压输出单元、固定增益放大单元、主控MCU、LCD显示单元、串口通信单元、按键单元;本发明将外部220V交流电依次转变为18V、8V、5V、3.3V为各单元提供稳定电压;通过按键单元或串口通信单元与主控MCU进行交互,控制八通道DAC电压输出单元控制每一路的电压输出0‑1.5V可调,再经过固定增益放大单元实现0‑15V,精度0.001V的可调直流电压输出。本发明具有精度高、体积小、通道数多、独立调节能力强、与串口通信可以保存数据等优点,大大提高了应用的灵活性与便捷性。

Description

八通道DAC电压可调线性电源
技术领域
本发明属于电子信息领域,具体涉及一种用于FSS等电磁器件供电的八通道DAC电压可调线性电源。
背景技术
随着微波技术领域的不断发展,诸如频率选择表面(FSS)等特殊散射结构的电磁器件在军事与生活中的应用越来越广泛:测试时通过给结构上面的变容二极管施加不同的直流电压,可以实现不同频段内特殊的散射性能。但是传统的线性电源,其输出通道最多可输出4路独立的直流电压,同时由于其体积大,移动起来十分笨重,难以满足FSS周期结构需要的供电电源质量轻、通道多,独立调节能力强的需求。
因此,研究一种体积小、质量轻、具有更多通道数且各通道能够独立调节的线性电源,具有重要的应用价值。
发明内容
针对传统线性电源通道数少、体积大等不足,本发明提供了一种八通道DAC电压可调线性电源。本发明具有精度高、调节范围宽、稳定度高、复杂度低、体积小、可存储等特点。
本发明的技术方案如下:
一种八通道DAC电压可调线性电源,其特征在于,包括220V转18V单元(1)、BUCK稳压单元(2)、5V稳压单元(3)、3.3V稳压单元(4)、八通道DAC电压输出单元(5)、固定增益放大单元(6)、主控MCU(7)、LCD显示单元(8)、串口通信单元(9)、按键单元(10)。
外部220V交流电连接到220V转18V单元(1)转换为18V直流电,用于给固定增益放大单元(6)供电,同时18V直流电再依次通过BUCK稳压单元(2)、5V稳压单元(3)、3.3V稳压单元(4)依次变为8V、5V、3.3V;其中8V直流电压为过渡电压,5V直流电压用于给八通道DAC电压输出单元(5)供电、3.3V直流电压用于给主控MCU(7)和LCD显示单元(8)供电。
所述主控MCU(7),接收通过按键单元(10)或串口通信单元(9)输入的外部指令,根据外部指令控制八通道DAC电压输出单元(5)每一路通道的输出直流电压,实现每一路通道的输出电压0-15V独立可调;所述外部指令包括设置八路通道的开关、直流电压输出值和步进。
所述固定增益放大单元(6),用于将八通道DAC电压输出单元(5)输出的直流电压放大,实现八通道输出可调节的直流电压,调节范围0-15V,精度0.001V。
所述LCD显示单元(8),用于显示主控MCU(7)设定的控制指令,包括八通道的直流电压输出值、直流电压的步进,以及各通道的开关状态。
进一步地,所述220V转18V单元(1),包括输入端口(11)、整流桥(12)和7818稳压单元(13);其中,所述整流桥(12)将由输入端口(11)接入的220V交流电通过二极管半周期交替导通的方式整流为幅度大于0V且小于35V的类直流电压;类直流电压再接入7818稳压单元(13),经过滤波降压后输出稳定在+18V的直流电压。
进一步地,所述BUCK稳压单元(2),包括输入滤波单元(14)、LM2596芯片单元(15)和输出滤波单元(16);其中,所述输入滤波单元(14)用于进一步过滤+18V直流电压交流成分与噪声,再经过LM2596芯片单元(15)降压为+8V直流电压,最后通过输出滤波单元(16)再次实现杂波过滤,最终得到纯净稳定的+8V直流电压。
进一步地,所述5V稳压单元(3)为AMS1117-5芯片单元(17),3.3V稳压单元(4)为AMS1117-3.3芯片单元(19),AMS1117-5芯片单元(17)与AMS1117-3.3芯片单元(19)之间设置有中间滤波单元(18),其中所述AMS1117-5芯片单元17将+8V稳定直流电压降压为5V直流电压,所述中间滤波单元(18)对+5V直流电压进行过滤噪处理后传输给AMS1117-3.3芯片单元(19)降压为3.3V直流电压。
进一步地,所述八通道DAC电压输出单元(5),包括LTC2620芯片单元(20)、八通道输出单元(21)和参考电压单元(22);其中,所述参考电压单元(22)由3.3V直流电压提供工作电压,用于内部逻辑值计算并提供给所述LTC2620芯片单元(20)准确的参考电压值;所述LTC2620芯片单元(20)由+5V直流电压供电,根据所述主控MCU(7)的控制指令并结合参考电压值,将+5V直流电压转换为输出直流电压,最终通过八通道输出单元(21)实现八通道独立的0~1.5V,精度0.0001V的电压可调输出固定增益放大单元(6)。
进一步地,所述固定增益放大单元(6),包括8路LM358放大芯片单元(23)与8路放大电压输出单元(24);其中,所述8路LM358放大芯片单元(23),用于对8路0-1.5V范围的直流电压实现10倍的固定增益放大,最终通过8路放大电压输出单元(24)输出。
进一步地,所述主控MCU(7),包括STM32芯片单元(25)、复位电路(26)和外围电路(27);其中,所述外围电路(27)由3.3V电压单元(4)提供稳定的3.3V直流电压,用于给主控MCU(7)提供一个稳定的工作电压;所述复位电路用于主控MCU(7)的初始化;所述STM32芯片单元(25),用于根据外部指令控制八通道DAC电压输出单元(5),并将控制指令通过所述LCD显示单元进行显示。
进一步地,所述串口通信模块(9)还连接PC端,在PC端实现8路输出电压的批量控制与数据采集;在下一次上电之后将上一次掉电之前的数据通过串口通信模块(9)输入到STM32芯片单元(25)中,从而避免重复设置工作。
本发明具有如下特点:
1.本发明提供8路DAC直流电压输出,每一路可以单独调节,精度为0.001V,多输出端口适用于多种电磁器件的测量与供电,有利于降低供电设备数量的需求。
2.本发明中,采用按键单元(10)与串口通信单元(9)双调节方式;按键单元(10)可以对每一个通道单独设置0-15V范围内的电压值;而串口通信单元(9)则可以通过与其连接的PC端对于8个通道进行批量设置,并且将设置数据存储到PC端,下次上电,可以将PC端上的数据通过串口通信单元(9)一键导入到主控MCU(7)中;避免了重复输入数据的重复操作,增加了工作效率。
3.本发明中,将所有单元做成一个完成的系统板,大大缩小了设备的体积与重量,同时输出电压范围宽(0-15V),精度高(0.001V),性能稳定,方便携带,应用范围广,同时结构简单,性价比高,具有推广应用价值。
附图说明
图1是本发明的原理方框图;
图2是本发明的220V转18V单元的电原理图;
图3是本发明的18V转8V BUCK稳压单元的电原理图;
图4是本发明的5V稳压单元和3.3V稳压单元的电原理图;
图5是本发明的八通道DAC电压输出单元的电原理图;
图6是本发明的固定增益放大单元的电原理图;
图7是本发明的主控MCU、LCD显示模块、串口通信单元与按键单元的电原理图。
具体实施方式
本发明的工作原理如下:
本实施例的一种八通道DAC电压可调线性电源,在实际工作时,接上220V交流电,依次通过整流、滤波、降压稳压电路,提供主控芯片与外设的正常工作电压,再经过按键模块或串口通信实现与主控系统的交互,实现八通道电压可调输出,输出范围0-15V,最高精度0.001V。
具体地,该八通道DAC电压可调线性电源包括220V转18V单元(1)、BUCK稳压单元(2)、5V稳压单元(3)、3.3V稳压单元(4)、八通道DAC电压输出单元(5)、固定增益放大单元(6)、主控MCU(7)、LCD显示单元(8)、串口通信单元(9)、按键单元(10)。
外部220V交流电连接到220V转18V单元(1)转换为18V直流电,用于给固定增益放大单元(6)供电,同时18V直流电再依次通过BUCK稳压单元(2)、5V稳压单元(3)、3.3V稳压单元(4)依次变为8V、5V、3.3V;其中8V直流电压为过渡电压,5V直流电压用于给八通道DAC电压输出单元(5)供电、3.3V直流电压用于给主控MCU(7)和LCD显示单元(8)供电。
所述主控MCU(7),接收通过按键单元(10)或串口通信单元(9)输入的外部指令,根据外部指令控制八通道DAC电压输出单元(5)每一路通道的输出直流电压,实现每一路通道的输出电压0-15V独立可调;所述外部指令包括设置八路通道的开关、直流电压输出值和步进。
所述固定增益放大单元(6),用于将八通道DAC电压输出单元(5)输出的直流电压放大,实现八通道输出可调节的直流电压,调节范围0-15V,精度0.001V。
所述LCD显示单元(8),用于显示主控MCU(7)设定的控制指令,包括八通道的直流电压输出值、直流电压的步进,以及各通道的开关状态。
所述220V转18V单元(1),包括输入端口(11)、整流桥(12)和7818稳压单元(13);其中,所述整流桥(12)将由输入端口(11)接入的220V交流电通过二极管半周期交替导通的方式整流为幅度大于0V且小于35V的类直流电压;类直流电压再接入7818稳压单元(13),经过滤波降压后输出稳定在+18V的直流电压。
所述BUCK稳压单元(2),包括输入滤波单元(14)、LM2596芯片单元(15)和输出滤波单元(16);其中,所述输入滤波单元(14)用于进一步过滤+18V直流电压交流成分与噪声,再经过LM2596芯片单元(15)降压为+8V直流电压,最后通过输出滤波单元(16)再次实现杂波过滤,最终得到纯净稳定的+8V直流电压。
所述5V稳压单元(3)为AMS1117-5芯片单元(17),3.3V稳压单元(4)为AMS1117-3.3芯片单元(19),AMS1117-5芯片单元(17)与AMS1117-3.3芯片单元(19)之间设置有中间滤波单元(18),其中所述AMS1117-5芯片单元17将+8V稳定直流电压降压为5V直流电压,所述中间滤波单元(18)对+5V直流电压进行过滤噪处理后传输给AMS1117-3.3芯片单元(19)降压为3.3V直流电压。
所述八通道DAC电压输出单元(5),包括LTC2620芯片单元(20)、八通道输出单元(21)和参考电压单元(22);其中,所述参考电压单元(22)由3.3V直流电压提供工作电压,用于内部逻辑值计算并提供给所述LTC2620芯片单元(20)准确的参考电压值;所述LTC2620芯片单元(20)由+5V直流电压供电,根据所述主控MCU(7)的控制指令并结合参考电压值,将+5V直流电压转换为输出直流电压,最终通过八通道输出单元(21)实现八通道独立的0~1.5V,精度0.0001V的电压可调输出固定增益放大单元(6)。
所述固定增益放大单元(6),包括8路LM358放大芯片单元(23)与8路放大电压输出单元(24);其中,所述8路LM358放大芯片单元(23),用于对8路0-1.5V范围的直流电压实现10倍的固定增益放大,最终通过8路放大电压输出单元(24)输出。
所述主控MCU(7),包括STM32芯片单元(25)、复位电路(26)和外围电路(27);其中,所述外围电路(27)由3.3V电压单元(4)提供稳定的3.3V直流电压,用于给主控MCU(7)提供一个稳定的工作电压;所述复位电路用于主控MCU(7)的初始化;所述STM32芯片单元(25),用于根据外部指令控制八通道DAC电压输出单元(5),并将控制指令通过所述LCD显示单元进行显示。
所述串口通信模块(9)还连接PC端,在PC端实现8路输出电压的批量控制与数据采集;在下一次上电之后将上一次掉电之前的数据通过串口通信模块(9)输入到STM32芯片单元(25)中,从而避免重复设置工作。

Claims (8)

1.一种八通道DAC电压可调线性电源,其特征在于,包括220V转18V单元(1)、BUCK稳压单元(2)、5V稳压单元(3)、3.3V稳压单元(4)、八通道DAC电压输出单元(5)、固定增益放大单元(6)、主控MCU(7)、LCD显示单元(8)、串口通信单元(9)、按键单元(10);
外部220V交流电连接到220V转18V单元(1)转换为18V直流电,用于给固定增益放大单元(6)供电,同时18V直流电再依次通过BUCK稳压单元(2)、5V稳压单元(3)、3.3V稳压单元(4)依次变为8V、5V、3.3V;其中8V直流电压为过渡电压,5V直流电压用于给八通道DAC电压输出单元(5)供电、3.3V直流电压用于给主控MCU(7)和LCD显示单元(8)供电;
所述主控MCU(7),接收通过按键单元(10)或串口通信单元(9)输入的外部指令,根据外部指令控制八通道DAC电压输出单元(5)每一路通道的输出直流电压,实现每一路通道的输出电压0-15V独立可调;所述外部指令包括设置八路通道的开关、直流电压输出值和步进;
所述固定增益放大单元(6),用于将八通道DAC电压输出单元(5)输出的直流电压放大,实现八通道输出可调节的直流电压,调节范围0-15V,精度0.001V;
所述LCD显示单元(8),用于显示主控MCU(7)设定的控制指令,包括八通道的直流电压输出值、直流电压的步进,以及各通道的开关状态。
2.如权利要求1所述的一种八通道DAC电压可调线性电源,其特征在于,所述220V转18V单元(1),包括输入端口(11)、整流桥(12)和7818稳压单元(13);其中,所述整流桥(12)将由输入端口(11)接入的220V交流电通过二极管半周期交替导通的方式整流为幅度大于0V且小于35V的类直流电压;类直流电压再接入7818稳压单元(13),经过滤波降压后输出稳定在+18V的直流电压。
3.如权利要求2所述的一种八通道DAC电压可调线性电源,其特征在于,所述BUCK稳压单元(2),包括输入滤波单元(14)、LM2596芯片单元(15)和输出滤波单元(16);其中,所述输入滤波单元(14)用于进一步过滤+18V直流电压交流成分与噪声,再经过LM2596芯片单元(15)降压为+8V直流电压,最后通过输出滤波单元(16)再次实现杂波过滤,最终得到纯净稳定的+8V直流电压。
4.如权利要求3所述的一种八通道DAC电压可调线性电源,其特征在于,所述5V稳压单元(3)为AMS1117-5芯片单元(17),3.3V稳压单元(4)为AMS1117-3.3芯片单元(19),AMS1117-5芯片单元(17)与AMS1117-3.3芯片单元(19)之间设置有中间滤波单元(18),其中所述AMS1117-5芯片单元17将+8V稳定直流电压降压为5V直流电压,所述中间滤波单元(18)对+5V直流电压进行过滤噪处理后传输给AMS1117-3.3芯片单元(19)降压为3.3V直流电压。
5.如权利要求4所述的一种八通道DAC电压可调线性电源,其特征在于,所述八通道DAC电压输出单元(5),包括LTC2620芯片单元(20)、八通道输出单元(21)和参考电压单元(22);其中,所述参考电压单元(22)由3.3V直流电压提供工作电压,用于内部逻辑值计算并提供给所述LTC2620芯片单元(20)准确的参考电压值;所述LTC2620芯片单元(20)由+5V直流电压供电,根据所述主控MCU(7)的控制指令并结合参考电压值,将+5V直流电压转换为输出直流电压,最终通过八通道输出单元(21)实现八通道独立的0~1.5V,精度0.0001V的电压可调输出固定增益放大单元(6)。
6.如权利要求5所述的一种八通道DAC电压可调线性电源,其特征在于,所述固定增益放大单元(6),包括8路LM358放大芯片单元(23)与8路放大电压输出单元(24);其中,所述8路LM358放大芯片单元(23),用于对8路0-1.5V范围的直流电压实现10倍的固定增益放大,最终通过8路放大电压输出单元(24)输出。
7.如权利要求6所述的一种八通道DAC电压可调线性电源,其特征在于,所述主控MCU(7),包括STM32芯片单元(25)、复位电路(26)和外围电路(27);其中,所述外围电路(27)由3.3V电压单元(4)提供稳定的3.3V直流电压,用于给主控MCU(7)提供一个稳定的工作电压;所述复位电路用于主控MCU(7)的初始化;所述STM32芯片单元(25),用于根据外部指令控制八通道DAC电压输出单元(5),并将控制指令通过所述LCD显示单元进行显示。
8.如权利要求7所述的一种八通道DAC电压可调线性电源,其特征在于,所述串口通信模块(9)还连接PC端,在PC端实现8路输出电压的批量控制与数据采集;在下一次上电之后将上一次掉电之前的数据通过串口通信模块(9)输入到STM32芯片单元(25)中,从而避免重复设置工作。
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