CN219458905U - 一种数字化线损补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种数字化线损补偿装置，包括主控模块、电源模块和电压采集模块；所述电源模块，用于向负载输出工作电压；所述电压采集模块，用于实时采集负载的工作电压输入端的实际电压数字量；所述主控模块，用于将所述实际电压数字量转换为实际电压模拟量，并根据实际电压模拟量与设定电压模拟量之间的差值向所述电源模块输出数字电压调节信号，以调节所述电源模块输出的工作电压。该装置具有补偿速度快、对温度不敏感、成本低等优势。

Description

一种数字化线损补偿装置

技术领域

本实用新型涉及平板显示与触控设备的模组的自动化检测领域。更具体地，涉及一种数字化线损补偿装置。

背景技术

在平板显示与触控设备检测领域中的电源设备，需要给模组提供多种类型，多个通道的可调节的电压(最大电压不超过20V),经常因为PCB布线，以及实际线材上存在阻抗，导致实际输出至模组端的电压存在一定的压降，且随着电流越大，对应的压降越大。

传统的方案有，在使用转换开关将内部功率电阻作为负载，外部引出线路两端短路后使用采样电路采集并转换引出线阻抗的方法；在电源输出电路中串上检流电阻，通过测量电压与电流从而计算等效的线材电阻值，近而实现线损补偿功能。这些方案设备布局、布线复杂：由于模组需求的电压种类、通道数量越来越多，目前种类已达9种，通道数4，设计的时候每个通道，每种类型都要增加额外的采样电路、反馈电路、补偿电路等，对电路板的体积变大，器件布局、布线都带来了很大的困难。温度敏感：由于线材在不同的电流下温度不一样，对应的阻抗不一样，导致需要额外的温度传感器来标定不同温度下的对应的阻抗。并且设备成本高：设备中额外增加电流采集电路、电压反馈回路，增加许多元器件，导致设备成本变高。

因此，需要提供一种数字化线损补偿装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种数字化线损补偿装置，解决上述至少一个问题。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种数字化线损补偿装置，包括主控模块、电源模块和电压采集模块，所述电源模块，用于向负载输出工作电压；

所述电压采集模块，用于实时采集负载的工作电压输入端的实际电压数字量；

所述主控模块，用于将所述实际电压数字量转换为实际电压模拟量，并根据实际电压模拟量与设定电压模拟量之间的差值向所述电源模块输出数字电压调节信号，以调节所述电源模块输出的工作电压。

优选地，所述主控模块包括读取器、数模转换器、模拟减法器和信号生成器；

所述读取器，用于从所述电压采集模块中读取实际电压数字量；

所述数模转换器，用于将实际电压数字量转换为实际电压模拟量；

所述模拟减法器，用于得到实际电压模拟量与设定电压模拟量之间的差值；

所述信号生成器，用于根据接收的所述差值生成电源模块输出数字电压调节信号。

优选地，所述主控模块还包括滤波器，用于对所述数模转换器得到的实际电压模拟量进行滤波处理，并将滤波后的实际电压模拟量输出至模拟减法器。

优选地，所述主控模块还包括比较器，用于将所述差值与预设阈值进行比较，在差值大于预设阈值时将所述差值发送至信号生成器。

优选地，所述主控模块还包括用于接收设定电压模拟量的接收器。

优选地，所述电压采集模块为模拟数字转换芯片。

优选地，所述模拟数字转换芯片为16位ADC。

优选地，所述电源模块包括数字模拟转换芯片和电源，所述数字模拟转换芯片用于将数字电压调节信号转换为模拟电压调节信号。

优选地，所述数字模拟转换芯片为16位DAC。

优选地，所述负载为触控显示模组。

本实用新型的有益效果如下：

1、电路简单：相对传统的额外的反馈回路、补偿回路、电流采集电路，本电路只需采集一个电压信号即可，补偿由MCU根据ADC模块采集到的电压值控制电源模块实现即可。

2、抗干扰性强：本设备直接通过MCU读取ADC模块中的电压值，无须通过wifi，抗干扰性强。

3、温度不敏感：由于本方案直接采样的是使用端的电压，中间的线材随不同温度造成的不同阻抗在此可以忽略，不需要对不同的温度下的阻抗进行标定。

4、补偿精度高达到1mV:由于采用16-Bit DAC与16-Bit ADC，可以有效确保电压补偿精度达到1mV。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本实用新型数字化线损补偿装置框架图。

图2示出本实用新型数字化线损补偿装置模块布局示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

如图1-2所示，本实用新型的一个实施例提供一种数字化线损补偿装置，包括主控模块、电源模块和电压采集模块；

所述电源模块，用于向负载输出工作电压；

所述电压采集模块，用于实时采集负载的工作电压输入端的实际电压数字量；

所述主控模块，用于将所述实际电压数字量转换为实际电压模拟量，并根据实际电压模拟量与设定电压模拟量之间的差值向所述电源模块输出数字电压调节信号，以调节所述电源模块输出的工作电压。

在一个具体的实现方式中，负载为触控显示模组，主控模块为MCU模块，电压采集模块为ADC模块；所述主控模块通过UART(串口)通讯，接收外部的控制命令，实时读取ADC采集的电压值，将ADC采集的电压值与设置的电压值进行比较，调节电源模块；所述电源模块根据MCU设置的不同电压值来输出不同的电压，最终提供给模组端；所述ADC模块用来采集模组端的实际电压信号，提供给MCU模块。

由于模组需求的电压种类、通道数量多，采用本实用新型无需增加额外的反馈、采集、补偿等电路，减少了元器件数量，降低了电路布局、布线的复杂化。

在一个具体的实现方式中，还包括等效电阻模块，所述电源模块输出的工作电压通过所述等效电阻模块传输至待测模组。等效电阻模块为线程上等效的电阻，电流大小不同，对应温度不同，对应的阻抗也不同，具体的，所述电压采集模块第一端连接所述主控模块第三端，所述电压采集模块第二端连接所述待测模组；所述主控模块第二端连接所述电源模块第一端；所述电源模块第二端连接所述等效电阻模块第一端；所述等效电阻模块第二端连接所述待测模组。

在一个可选的实施例中，所述主控模块包括读取器、数模转换器、模拟减法器和信号生成器；

所述读取器，用于从所述电压采集模块中读取实际电压数字量；

所述数模转换器，用于将实际电压数字量转换为实际电压模拟量；

所述模拟减法器，用于得到实际电压模拟量与设定电压模拟量之间的差值；

所述信号生成器，用于根据接收的所述差值生成电源模块输出数字电压调节信号。

在一个可选的实施例中，所述主控模块还包括滤波器，用于对所述数模转换器得到的实际电压模拟量进行滤波处理，并将滤波后的实际电压模拟量输出至模拟减法器。

在一个可选的实施例中，所述主控模块还包括比较器，用于将所述差值与预设阈值进行比较，在差值大于预设阈值时将所述差值发送至信号生成器_。

在一个具体的实现方式中，在未设置比较器的情况下，减法器得到差值即输出至信号生成器。

在一个可选的实施例中，所述主控模块还包括用于接收设定电压模拟量的接收器。

在一个具体的实现方式中，上位机为PC或者MPU连接本数字化线损补偿装置，主控模块为MCU模块，电压采集模块为ADC模块；上位机端根据点屏需要的参数，然后通过串口(UART)发送模组点亮所需的电压类型、电压值给MCU模块；MCU模块根据接收到的电压信息，通过总线(spi/i2c等)控制电源模块，输出对应的电压通过等效电阻至模组端；ADC模块(通常为一颗电压采集芯片)用于将模组端模拟量的电压信号转化为数字量；MCU模块实时读取ADC模块中的电压值，与上位机设置的电压值进行比较，如果两者不一致，则根据两者之间的差值，实时调整电源模块。

具体的，接收器用于接收上位机电压相关信息，根据电压信息控制信号生成器，输出对应的电压；信号生成器用于接收设定的电压控制信息，根据电压控制信息控制DAC，输出对应的电压信号；DAC模块为数字模拟转换芯片，为16-Bit或者更高；POWER为电源；等效电阻为等效线材；ADC为16-Bit模拟数字转换芯片；读取器用于读取ADC中的电压数字量，数模转换器转换为电压值至滤波器；滤波器用于读取数模转换器中的电压值，并对其进行滤波处理，输出电压值至模拟减法器；模拟减法器，用于得到实际电压模拟量与设定电压模拟量之间的差值；比较器用于将所述差值与预设阈值进行比较，在差值大于预设阈值时将所述差值发送至信号生成器，控制信号生成器执行相应的操作。

由于线材在不同的电流下温度不一样，对应的阻抗不一样，导致需要降低线材阻抗或者使用额外的温度传感器来标定不同温度下的对应的阻抗，本实用新型由于是直接采集的使用端的电压，跳过了中间的线材，对温度不敏感，同时本实用新型采用ADC模块采样电压信号，MCU直接读取ADC采样的电压值，不需要采用wifi将采样的电压值传输给MCU，提高了抗干扰能力，同时提高了采样速度，实现了快速补偿。

在一个可选的实施例中，所述电压采集模块为模拟数字转换芯片。

在一个可选的实施例中，所述模拟数字转换芯片为16位ADC。

在一个具体的实现方式中，ADC采用16-Bit或者更高，保证采集电压精度在1mV以内。

在一个可选的实施例中，所述电源模块包括数字模拟转换芯片和电源，所述数字模拟转换芯片用于将数字电压调节信号转换为模拟电压调节信号。

在一个可选的实施例中，所述数字模拟转换芯片为16位DAC。

在一个具体的实现方式中，DAC采用16-Bit或者更高，确保调节电压步进在1mV以内。

具体的，本实用新型由于采用16-Bit高速ADC和16-Bit DAC，在输出电压20V以内，可以有效保证补偿精度达到1mV，并且采用ADC采样电压信号，MCU直接读取ADC采样的电压值，也不需要采用wifi将采样的电压值传输给MCU，提高了抗干扰能力，同时提高了采样速度，实现了快速补偿。并且无需增加额外的反馈、采集、补偿等电路，减少了元器件数量，降低了电路布局、布线的复杂化，降低了设备成本。

在一个可选的实施例中，所述负载为触控显示模组。

在一个具体的实现方式中如图2所示，所述接收器的第一端连接所述上位机；

所述接收器的第二端连接所述信号生成器的第一端，所述接收器的第三端连接所述模拟减法器的第一端；

所述信号生成器的第二端连接所述电源模块；

所述信号生成器的第三端连接所述比较器的第一端；

所述比较器的第二端连接所述模拟减法器的第二端；

所述滤波器的第一端连接所述模拟减法器的第三端；

所述滤波器的第二端连接所述数模转换器的第一端；

所述数模转换器的第二端连接所述读取器的第一端；

所述读取器的第二端连接所述电压采集模块。

具体的，上位机端根据屏幕的资料，通过串口(UART)发送屏幕模组需要的电压类型、电压值等电源信息到MCU模块；MCU模块中的接收器接收上位机电压相关信息，根据电压信息控制信号生成器；信号生成器接收设定的电压控制信息，根据电压控制信息控制DAC，输出对应的电压值；ADC采集屏幕端的电压信号，并转换为数字量；MCU中的读取器实时获取ADC转换的电压数字量，通过滤波器对电压值进行滤波，比较器通过滤波器输出的电压值与接收器中的电压值进行比较，如果差值超过预先设定的阈值，则控制信号生成器执行相应的操作。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

还需要说明的是，在本实用新型的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种数字化线损补偿装置，其特征在于，包括主控模块、电源模块和电压采集模块；

所述电源模块，用于向负载输出工作电压；

所述电压采集模块，用于实时采集负载的工作电压输入端的实际电压数字量；

所述主控模块，用于将所述实际电压数字量转换为实际电压模拟量，并根据实际电压模拟量与设定电压模拟量之间的差值向所述电源模块输出数字电压调节信号，以调节所述电源模块输出的工作电压。

2.根据权利要求1所述数字化线损补偿装置，其特征在于，所述主控模块包括读取器、数模转换器、模拟减法器和信号生成器；

所述读取器，用于从所述电压采集模块中读取实际电压数字量；

所述数模转换器，用于将实际电压数字量转换为实际电压模拟量；

所述模拟减法器，用于得到实际电压模拟量与设定电压模拟量之间的差值；

所述信号生成器，用于根据接收的所述差值生成电源模块输出数字电压调节信号。

3.根据权利要求2所述数字化线损补偿装置，其特征在于，所述主控模块还包括滤波器，用于对所述数模转换器得到的实际电压模拟量进行滤波处理，并将滤波后的实际电压模拟量输出至模拟减法器。

4.根据权利要求2所述数字化线损补偿装置，其特征在于，所述主控模块还包括比较器，用于将所述差值与预设阈值进行比较，在差值大于预设阈值时将所述差值发送至信号生成器_。

5.根据权利要求2所述数字化线损补偿装置，其特征在于，所述主控模块还包括用于接收设定电压模拟量的接收器。

6.根据权利要求1所述数字化线损补偿装置，其特征在于，所述电压采集模块为模拟数字转换芯片。

7.根据权利要求6所述数字化线损补偿装置，其特征在于，所述模拟数字转换芯片为16位ADC。

8.根据权利要求1所述数字化线损补偿装置，其特征在于，所述电源模块包括数字模拟转换芯片和电源，所述数字模拟转换芯片用于将数字电压调节信号转换为模拟电压调节信号。

9.根据权利要求8所述数字化线损补偿装置，其特征在于，所述数字模拟转换芯片为16位DAC。

10.根据权利要求1所述数字化线损补偿装置，其特征在于，所述负载为触控显示模组。