CN203465626U - 一种可调的小功率精密数字电源 - Google Patents

Abstract

一种可调的小功率精密数字电源装置，涉及小功率程控电源技术领域。在机壳内机壳、面板，在机壳内安装有PC工控机、ARM控制器、场效应管电子负载、基准源；ARM控制器包括CPU控制单元、RS232接口单元、电源特征数据分析处理单元，场效应管电子负载包括场效应管、运算放大器、可调电压源；场效应管电子负载的可调电压源通过3线SPI串行总线与ARM控制器上的CPU控制单元连接、通过模拟电压输出总线与运算放大器连接；ARM控制器上的CPU控制单元通过RS232接口单元与PC工控机连接。在上位机Windows界面下编辑电源输出特征信息，本新型具有操作直观、简单，携带方便的特点。

Description

一种可调的小功率精密数字电源

技术领域

本实用新型涉及小功率程控电源技术领域，尤其是一种可调的小功率精密数字电源。

背景技术

从电子技术开创之初，电源技术就随之孕育而生，现在各行各业都用的十分普遍，且种类也是繁多，在这里我们主要讨论的是10W以下的小功率可调程控电源，可调程控电源目前市场上普遍的都是带旋钮控制，数码管显示，利用大功率晶体管稳压技术的，主要的缺点就是旋钮使用一段时间后，易磨损，导致稳压效果下降，输出电压不稳定；数码管的显示位数有限，一般是采用三位半的数显控制器，整体测量精度不高；大功率晶体管稳压技术存在效率低，特别是当大电流输出的时候，需要更大的散热器，才能保证其正常工作，所以该设计技术存在能源浪费等缺点，且不能和上位机做联动，这在自动测试过程中非常不便，不利于提高测试效率和数据记录。后来发展出现了单片机作为可调程控电源的控制器，但由于单片机内部资源有限，所以还得额外增加外设，如AD/DA转换器，且运算能力和控制能力都稍弱，而这几年最新发展起来的ARM技术，则CPU运算速度快，FLASH存储空间大，集成了AD/DA等功能模块，I/O端口资源丰富，控制灵活，电子负载是控制大功率场效用管的导通量,靠大功率场效应管两端承受压降，耗散功率消耗电能，因此采用基于ARM控制芯片，电子负载技术的可调程控电源设计则可以达到功能更加完善、性能更加优越、电路结构更加简洁，完全满足既定的设计指标要求。

发明内容

本实用新型的目的就是克服上述应用上的不便，设计一种利用ARM控制器，场效应管电子负载技术，能按上位机设定输出电压电流要求，执行电源输出电压电流的可调程控电源。

实现本实用新型之目的的技术解决措施如下：

一种可调的小功率精密数字电源，包括机壳、面板，在机壳内安装有PC工控机1、ARM控制器2、场效应管电子负载3、基准源4；ARM控制器2包括CPU控制单元2.1、RS232接口单元2.2，场效应管电子负载3包括场效应管3.1、运算放大器3.2、可调电压源3.3；场效应管电子负载3的可调电压源3.3通过3线SPI串行总线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接、通过模拟电压输出总线与运算放大器3.2连接，ARM控制器2上的CPU控制单元2.1通过RS232接口单元2.2与PC工控机1连接。

所述基于ARM和电子负载技术的可调程控电源的ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。

所述基于ARM和电子负载技术的可调程控电源的场效应管电子负载3场效应管3.1采用IRF540芯片。

所述基于ARM和电子负载技术的可调程控电源的场效应管电子负载3运算放大器3.2采用OP07芯片。

所述基于ARM和电子负载技术的可调程控电源的场效应管电子负载3可调电压源3.3采用MAX532芯片，利用DA输出为参考电压乘以数值，改变数值则等于改变输出电压的原理做成高精度的可调电压源。

本可调程控电源的系统工作原理主要是CPU控制单元通过RS232接口接收在上位工控机编写的电源输出特征信息，解析成电源输出执行指令，然后读取电源输出电压值，和标准设定结果进行比对，调整，提示是否已完成设定输出。同时不断测量输出电流的电流值，并送上位机显示。

与现有技术相比，本测试仪的优点及积极效果在于采用了ARM芯片和场效应管作为电子负载的的低导通电阻，运放的低温漂高精度，DA转换器的高分辨率，利用ARM有较强的运算能力，能对数据进行快速的处理和传输，满足了上位机与测试仪间的通信联系；场效应管作为电子负载设计电路简洁，可靠性高，在上位机上Windows界面下编写电源输出特征信息，操作直观、简单，携带方便，满足野外实际的操作需要。

附图说明

图1是本新型所述的电路原理框图示意图；

图2是本新型所述ARM控制器与场效应管电子负载结构框图示意图；

图3是本新型所述ARM控制器电路图；

图4是本新型所述场效应管电子负载其中一路电路图；

图5是本新型所述的可调程控电源实施例面板示意图。

具体实施方式

参见图1至图5给出的实施例以及示意图。一种可调的小功率精密数字电源包括机壳、面板（图5所示）。在机壳内安装有PC工控机1、ARM控制器2、场效应管电子负载3、基准源4；ARM控制器2包括CPU控制单元2.1、RS232接口单元2.2，场效应管电子负载3包括场效应管3.1、运算放大器3.2、可调电压源3.3；场效应管电子负载3的可调电压源3.3通过3线SPI串行总线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接、通过模拟电压输出总线与运算放大器3.2连接。

本实施例ARM控制器2上的CPU控制单元2.1通过RS232接口单元2.2与PC工控机1连接。可调程控电源的基准源4与场效应管电子负载3可调电压源3.3连接，提供可调电源的基准电压。ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。

本实施例通过采集输出端的比例电压值和过流电阻两端的电压值，来校准设定输出和实际输出是否一致，电流输出有没有超出最大限定值，如果超最大限定值，则关闭输出，以免损坏器件和电源。对负电压通道的测量，在电路设计上增加了反相运算放大器，将采集的负电压转换成正电压值，再送AD采样，ARM控制器对该通道的运算结果做标识，并将标识告之上位机做负值显示。

场效应管电子负载3场效应管3.1采用IRF540芯片，运算放大器3.2采用OP07芯片，可调电压源3.3采用MAX532芯片。工控机1即上位机把已定义的电源输出特征信息通过RS232接口发给电源板上的主控芯片LPC2136 ARM，主控芯片LPC2136 ARM解释成电源执行指令，传递给可调电压源，通过场效应管呈现输出结果。同时将输出电压和电流进行监测，并将监测实时数据通过串口通信协议RS232，发生到上位机上显示。

本新型的工作流程是：系统开机后，首先初始化、进程调度、上位机通信进程、电源输出特征数据输入进程、异常处理进程。在上位机上完成电源输出特征信息后，上位机自动会通过RS232接口把信息内容发送到ARM控制器上，ARM控制器收到后，先通过计算值调节可调电压源，再通过场效应管呈现输出结果，同时会对输出的电压和电流进行监测，监测结果和实际结果进行比对，再对电压差值做二分法补偿，并把监测结果反馈到上位机上。

本新型直接从工控机PCI插槽获取 3.3V、5V、±12V四种电源，ARM控制器使用3.3V和5V；场效应管电子负载使用±12V，满足正负直流电压的输出。

本测试仪操作过程如下：

1、如需正电源输出，则在“正电压调节”处调节电压值，当输出正常后，显示界面上则会显示当前的电压值和电流值。

2、如需负电源输出，则在“负电压调节”处调节电压值，当输出正常后，显示界面上则会显示当前的电压值和电流值。

一种可调的小功率精密数字电源技术指标如下：

1、  输出电压范围：0V～12V；

2、  输出最大电流：1A；

3、  纹波抑制比：60dB；

4、  过流过热保护；

5、    步进0.1V。

Claims (5)

1.一种可调的小功率精密数字电源装置，其特征是：机体外包括机壳、面板，其机体内安装有PC工控机(1)、ARM控制器(2)、场效应管电子负载(3)、基准源(4)；所述的ARM控制器(2)包括CPU控制单元(2.1)、RS232接口单元(2.2)，所述的场效应管电子负载(3)包括场效应管(3.1)、运算放大器(3.2)、可调电压源(3.3)，其特征是所述的ARM控制器(2)上的CPU控制单元(2.1)通过RS232接口单元(2.2)与PC工控机（1)连接，其特征是所述的场效应管电子负载(3)的可调电压源(3.3)通过3线SPI串行总线与ARM控制器上的CPU控制单元(2.1)连接、通过模拟电压输出总线与运算放大器(3.2)连接。

2.根据权利要求1所述一种可调的小功率精密数字电源装置，其特征是所述的ARM控制器(2)的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。

3.根据权利要求1所述一种可调的小功率精密数字电源装置，其特征是所述的场效应管电子负载(3)场效应管(3.1)采用IRF540芯片。

4.根据权利要求1所述一种可调的小功率精密数字电源装置，其特征是所述的场效应管电子负载(3)运算放大器(3.2)采用OP07芯片。

5.根据权利要求1所述一种可调的小功率精密数字电源装置，其特征是所述的场效应管电子负载(3)可调电压源(3.3)采用MAX532芯片。

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