CN211267246U - 一种多功能多通道程控交流电源 - Google Patents

Abstract

一种多功能多通道程控交流电源，包括第一电路板、第二电路板和散热片，第一电路板小于第二电路板，第一电路板位于第二电路板左侧部的上方，第一电路板与第二电路板具有间隙，第一电路板与第二电路板通过上下对应设置的第一接插口和第二接插口对应连接，第二电路板上开设有插孔，散热片的连接部插接定位在插孔内，散热片的散热部和第一电路板均位于第一电路板的同一侧面上。本实用新型具有的基本功能一般包括：通信、控制、指示、保护，其中通信实现电源与上位机的数据交换，接收上位机指令，反馈电源状态，控制用于调节各通道电源输出，指示用于表明电源状态，可以采用LED、数码管或蜂鸣器的方式，保护用于显示输出电流和系统工作温度。

Description

一种多功能多通道程控交流电源

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，具体涉及一种多功能多通道程控交流电源。

背景技术

程控交流电源是各类电力、电子设备在实验、测试过程中常用的设备之一。电源主要用于产生设定的单相、三相或多相交流电压、交流电流或功率的输出，也可以用于模拟有功功率、无功功率或模拟电力供电系统中的过压、欠压、缺相、错项等故障，用途十分广泛。程控交流电源根据设计方案可以将其划分为纯数字式、数字模拟混合式、纯模拟式，根据集成度可以将其划分为单通道式和多通道式，根据精度不同可以将其划分为通用源和标准源，也可以根据功率、电压、电流等级等进行划分。国内、外已有的各类程控交流方案各异，技术各有千秋，性能水平也不尽相同。

本申请人河南工业大学于2019年8月23日申请了名称为一种多功能程控交流电源的发明专利（申请号为：201910782576.0），该专利文件的只公开了各元器件之间的连接关系，但各元器件在电路板上的位置布局上并没有涉及，因此如何合理、紧凑地布局各元器件以及便于调试、方便维修方面需要进一步设计。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种布局合理、结构紧凑、便于调试、方便维修的多功能多通道程控交流电源。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种多功能多通道程控交流电源，包括第一电路板、第二电路板和散热片，第一电路板小于第二电路板，第一电路板位于第二电路板左侧部的上方，第一电路板与第二电路板具有间隙，第一电路板与第二电路板通过上下对应设置的第一接插口和第二接插口对应连接，第二电路板上开设有插孔，散热片的连接部插接定位在插孔内，散热片的散热部和第一电路板均位于第一电路板的同一侧面上。

第一接插口为每列二十针，共二列的双列直插排母；第二接插口为每列十针，共一列的单列直插排母。

第一电路板上的第一接插口和第二接插口分别设置在第一电路板的左侧和后侧；第一电路板上设置有单片机、第一电平转换芯片、第二电平转换芯片、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、拨码开关、数字模拟转换芯片、参考电压芯片、通信接口芯片、蜂鸣器和第三接插口；蜂鸣器、第一电平转换芯片、第二电平转换芯片、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器均位于第一接插口的右侧且自前向后依次设置，单片机设置在第一电平转换芯片和第二电平转换芯片的右侧，第三接插口设置在单片机右侧；第三接插口为每列六针，共一列的单列直插排母；通信接口芯片位于第一电路板的右前角，数字模拟转换芯片位于单片机左后侧，参考电压芯片位于数字模拟转换芯片后侧，拨码开关位于单片机和第三接插口的后侧。

第二电路板自左向右依次划分为第一板块区、第二板块区、第三板块区、第四板块区、第五板块区、第六板块区和第七板块区，第一板块区的左侧自前向后依次设有第四接插口、第五接插口、第六接插口和第七接插口，第四接插口为五位接线端子，第五接插口、第六接插口和第七接插口的结构相同，均为四位接线端子；第四接插口的右侧设有前后间隔布置的第一电容和第二电容，第二电路板上的第一插接口设置在第五接插口、第六接插口和第七接插口的右侧；第二板块区、第三板块区、第四板块区、第五板块区、第六板块区和第七板块区中的每个板块区上均自前向后依次布置有第八接插口、电感器、第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片和第五芯片，第三芯片的右侧设有第六芯片；第六板块区和第七板块区在交界处设有位于两个第一芯片之间的第七芯片，第四板块区和第五板块区在交界处设有位于两个第一芯片之间的第八芯片，第二板块区和第三板块区在交界处设有位于两个第一芯片之间的第九芯片；第一芯片为五脚直插式，第二芯片为十六脚贴片式，第三芯片、第四芯片和第五芯片均为八脚贴片式，第六芯片为四脚贴片式，第七芯片、第八芯片和第九芯片均为三脚直插式结构。

第二电路板上的第二接插口设置在第二板块区的后侧。

第二电路板的边缘处开设有若干个上下通透的安装孔。

所述的插孔设有两个，其中一个插孔位于第二电容的右侧的第二板块区上，另一个插孔位于第七板块区上第一芯片的右前侧，散热片整体为铝制材料制成且呈T型结构，散热片的连接部为杆状结构，散热片的散热部为至少三层的片状结构。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

1）成本低廉：控制系统（第一电路板）采用数字式，完成通信、协议处理、各通道参考模拟信号的输出以及故障信号诊断，功率放大部分采用模拟式，每个通道只需要运算放大器即可完成多闭环调节，避免了纯数字式电源需要采用高性能处理器或者多处理器的缺点，使成本低廉。

2）功能灵活：采用微处理器完成通信、参考模拟信号产生和故障诊断，便于修改通信协议，或更改参考模拟信号的参数或类型，便于调整或更改各通道功能，便于修改故障诊断逻辑，功能灵活。

3）通用性强：由于功率放大部分采用并行的纯模拟式闭环调节，该系统应用在单通道、双通道、多通道时基本不需要对电路系统进行大的调整，同时也便于电压、电流通道的变换。从电流、电压等级角度来说，不同等级的电源控制系统可以通用，通过调整后续变压或变流器即可。

4)便于调试：模拟式功率放大电路各通道电路基本一致，调试时只需完成一路即可，极大缩短调试时间。

5）方便维修：控制系统和功率放大布置于不同的独立电路板，维修时直接替换其中一个即可快速定位故障位置。通过对比不同通道信号特征，可以迅速定位故障位于的具体通道。

6）技术方面：纯数字控制系统和纯模拟控制系统已经在各个领域有广泛应用，数字系统和模拟系统结合的混合式系统在一些产品上也有十分成熟的产品，如变频器、伺服、功率因数补偿等系统。将数字系统和模拟系统组合用于程控交流电源是一个领域技术在另一个领域技术的创新应用，具有可行性。用运放完成闭环控制系统调节是传统控制系统里经典的方法，将多个模拟闭环控制系统集成在一起完成多通道闭环调节并不增加控制器和控制对象的复杂性，可行性是显而易见的。

7）经济角度：由本实用新型的诸多优点可见，相对于传统程控交流电源，其中低廉的成本优势可以直接带来经济效益，而灵活、通用的功能，便易调试和维修的特点可以带来潜在的经济效益。据统计，该方案设计的同等功率类似功能的电源，成本上可以降低5%~8%，后期的调试和维护上，可以相对降低大约20%的成本。

综上所述，本实用新型为多功能、多通道程控交流电源，其具有的基本功能一般包括：通信、控制、指示、保护，其中通信实现电源与上位机的数据交换，接收上位机指令，反馈电源状态，控制用于调节各通道电源输出，指示用于表明电源状态，可以采用LED、数码管或蜂鸣器的方式，保护用于显示输出电流和系统工作温度。

附图说明

图1是本实用新型的第一电路板的平面结构示意图；

图2是本实用新型的第二电路板的平面结构示意图；

图3是散热片的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型的一种多功能多通道程控交流电源，包括第一电路板1、第二电路板2和散热片3，第一电路板1小于第二电路板2，第一电路板1位于第二电路板2左侧部的上方，第一电路板1与第二电路板2具有间隙，第一电路板1与第二电路板2通过上下对应设置的第一接插口4和第二接插口5对应连接，第二电路板2上开设有插孔6，散热片3的连接部插接定位在插孔6内，散热片3的散热部和第一电路板1均位于第一电路板1的同一侧面上。

第一接插口4为每列二十针，共二列的双列直插排母；第二接插口5为每列十针，共一列的单列直插排母。

第一电路板1上的第一接插口4和第二接插口5分别设置在第一电路板1的左侧和后侧；第一电路板1上设置有单片机7、第一电平转换芯片8、第二电平转换芯片9、第一运算放大器10、第二运算放大器11、第三运算放大器12、第四运算放大器13、拨码开关14、数字模拟转换芯片15、参考电压芯片16、通信接口芯片17、蜂鸣器18和第三接插口19；蜂鸣器18、第一电平转换芯片8、第二电平转换芯片9、第一运算放大器10、第二运算放大器11、第三运算放大器12和第四运算放大器13均位于第一接插口4的右侧且自前向后依次设置，单片机7设置在第一电平转换芯片8和第二电平转换芯片9的右侧，第三接插口19设置在单片机7右侧；第三接插口19为每列六针，共一列的单列直插排母；通信接口芯片17位于第一电路板1的右前角，数字模拟转换芯片15位于单片机7左后侧，参考电压芯片16位于数字模拟转换芯片15后侧，拨码开关14位于单片机7和第三接插口19的后侧。

单片机7为100脚贴片式，典型型号是STM32F407或TM4C123；第一电平转换芯片8和第二电平转换芯片9型号相同，均为二十脚贴片式，典型型号是74HC245芯片；第一运算放大器10、第二运算放大器11、第三运算放大器12、第四运算放大器13的型号相同，均为八脚贴片式，典型型号是LF412芯片；拨码开关14为十位直插或贴片式；数字模拟转换芯片15为八通道、SPI接口、十六脚贴片式，典型型号是AD5318或AD5328；参考电压芯片16为六脚贴片式，典型型号是ADR3425；通信接口芯片17为RS-485电平标准、八脚贴片式，典型型号是HVD3082或MAX3082。

第二电路板2自左向右依次划分为第一板块区20、第二板块区21、第三板块区22、第四板块区23、第五板块区24、第六板块区25和第七板块区26，第一板块区20的左侧自前向后依次设有第四接插口27、第五接插口28、第六接插口29和第七接插口30，第四接插口27为五位接线端子，典型形式为栅栏式，第五接插口28、第六接插口29和第七接插口30的结构相同，均为四位接线端子；第四接插口27的右侧设有前后间隔布置的第一电容31和第二电容32，第二电路板2上的第一插接口设置在第五接插口28、第六接插口29和第七接插口30的右侧；第二板块区21、第三板块区22、第四板块区23、第五板块区24、第六板块区25和第七板块区26中的每个板块区上均自前向后依次布置有第八接插口33、电感器34、第一芯片35、第二芯片36、第三芯片37、第四芯片38和第五芯片39，第三芯片37的右侧设有第六芯片40；第六板块区25和第七板块区26在交界处设有位于两个第一芯片35之间的第七芯片41，第四板块区23和第五板块区24在交界处设有位于两个第一芯片35之间的第八芯片42，第二板块区21和第三板块区22在交界处设有位于两个第一芯片35之间的第九芯片43；第一芯片35为五脚直插式，典型型号是IRF4212，第二芯片36为十六脚贴片式，典型型号是IRS2092，第三芯片37、第四芯片38和第五芯片39均为八脚贴片式，典型型号是LF412，第六芯片40为四脚贴片式，典型型号是TLP785，第七芯片41、第八芯片42和第九芯片43均为三脚直插式结构，典型型号是BU406。第八接插口33为四孔焊盘或四脚接插件。

第二电路板2上的第二接插口5设置在第二板块区21的后侧。

第二电路板2的边缘处开设有若干个上下通透的安装孔44，安装孔44用于通过螺钉安装固定第二电路板2。

所述的插孔6设有两个，其中一个插孔6位于第二电容32的右侧的第二板块区21上，另一个插孔6位于第七板块区26上第一芯片35的右前侧，散热片3整体为铝制材料制成且呈T型结构，散热片3的连接部为杆状结构，散热片3的散热部为至少三层的片状结构。

第七芯片41、第八芯片42、第九芯片43和六个第一芯片35左右并排间隔布置，共九个芯片共同用螺柱加垫片方式固定在两个散热片3的散热部上。

本实用新型中的各个元器件均为现有技术，市场上可购置，具体构造原理不再赘述，其之间涉及到的控制均为常规软件程序，不涉及新的计算机程序。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种多功能多通道程控交流电源，其特征在于：包括第一电路板、第二电路板和散热片，第一电路板小于第二电路板，第一电路板位于第二电路板左侧部的上方，第一电路板与第二电路板具有间隙，第一电路板与第二电路板通过上下对应设置的第一接插口和第二接插口对应连接，第二电路板上开设有插孔，散热片的连接部插接定位在插孔内，散热片的散热部和第一电路板均位于第一电路板的同一侧面上。

2.根据权利要求1所述的一种多功能多通道程控交流电源，其特征在于：第一接插口为每列二十针，共二列的双列直插排母；第二接插口为每列十针，共一列的单列直插排母。

3.根据权利要求2所述的一种多功能多通道程控交流电源，其特征在于：第一电路板上的第一接插口和第二接插口分别设置在第一电路板的左侧和后侧；第一电路板上设置有单片机、第一电平转换芯片、第二电平转换芯片、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、拨码开关、数字模拟转换芯片、参考电压芯片、通信接口芯片、蜂鸣器和第三接插口；蜂鸣器、第一电平转换芯片、第二电平转换芯片、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器均位于第一接插口的右侧且自前向后依次设置，单片机设置在第一电平转换芯片和第二电平转换芯片的右侧，第三接插口设置在单片机右侧；第三接插口为每列六针，共一列的单列直插排母；通信接口芯片位于第一电路板的右前角，数字模拟转换芯片位于单片机左后侧，参考电压芯片位于数字模拟转换芯片后侧，拨码开关位于单片机和第三接插口的后侧。

4.根据权利要求2所述的一种多功能多通道程控交流电源，其特征在于：第二电路板自左向右依次划分为第一板块区、第二板块区、第三板块区、第四板块区、第五板块区、第六板块区和第七板块区，第一板块区的左侧自前向后依次设有第四接插口、第五接插口、第六接插口和第七接插口，第四接插口为五位接线端子，第五接插口、第六接插口和第七接插口的结构相同，均为四位接线端子；第四接插口的右侧设有前后间隔布置的第一电容和第二电容，第二电路板上的第一插接口设置在第五接插口、第六接插口和第七接插口的右侧；第二板块区、第三板块区、第四板块区、第五板块区、第六板块区和第七板块区中的每个板块区上均自前向后依次布置有第八接插口、电感器、第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片和第五芯片，第三芯片的右侧设有第六芯片；第六板块区和第七板块区在交界处设有位于两个第一芯片之间的第七芯片，第四板块区和第五板块区在交界处设有位于两个第一芯片之间的第八芯片，第二板块区和第三板块区在交界处设有位于两个第一芯片之间的第九芯片；第一芯片为五脚直插式，第二芯片为十六脚贴片式，第三芯片、第四芯片和第五芯片均为八脚贴片式，第六芯片为四脚贴片式，第七芯片、第八芯片和第九芯片均为三脚直插式结构。

5.根据权利要求4所述的一种多功能多通道程控交流电源，其特征在于：第二电路板上的第二接插口设置在第二板块区的后侧。

6.根据权利要求5所述的一种多功能多通道程控交流电源，其特征在于：第二电路板的边缘处开设有若干个上下通透的安装孔。

7.根据权利要求5所述的一种多功能多通道程控交流电源，其特征在于：所述的插孔设有两个，其中一个插孔位于第二电容的右侧的第二板块区上，另一个插孔位于第七板块区上第一芯片的右前侧，散热片整体为铝制材料制成且呈T型结构，散热片的连接部为杆状结构，散热片的散热部为至少三层的片状结构。

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