[實用新型]大范圍高精度數字式直流電源

無效

• 申請號: 200720181635.1
• 申請日: 2007-10-18
• 公開（公告）號: CN201163750Y
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 劉濤;劉育華
• 申請（專利權）人: 劉濤;劉育華
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;G05F1/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域????本實用新型涉及一個數字可控電源系統，該系統由一個數字式可調電壓源和兩個數字式可調電流源構成。電壓源可實現0.010V至18.000V范圍內任意電壓輸出；兩電流源可實現0.5uA至2A范圍內任意電流輸出。兩電流源受控于電壓源。該電源適合應用于那些對電源輸出范圍要求大、精度要求高的場合，如建筑物的金屬防腐蝕領域等。

背景技術

目前，公知的直流電源均為廂體結構，多路輸出，電流電壓手動或自動切換輸出；在人機交互方面，采用旋鈕實現對輸出電壓或電流的調節；在電路的設計方面，絕大部分由模擬器件構成。傳統電源的這些結構特點適合于一般場合的應用，但是，在某些對范圍要求大，精度要求高的領域的應用來說，必然存在一些問題。如傳統的旋鈕調節方式控制輸出，由于存在旋鈕電位器的磨損、外界振動的干擾、電位器本身精度低等諸多因素，導致了電源輸出精度不高，并且會因外界的影響而發生漂移。因此，為了保證電源輸出值的恒定，應用時就必須人為地進行糾正。同時，由于傳統電源電路設計方面的原因，其輸出范圍均不會很寬。而且對于大范圍的電流輸出，傳統電源常采用繼電器切換方式，因此還存在著換檔時間間隔長，干擾大等問題。

發明內容

為了解決傳統直流電源系統存在的上述諸多問題，該實用新型提供一個大范圍高精度數字式直流電源系統。該電源系統采用PIC單片機為控制核心，采用PID閉環調節的方式提高了電源輸出的穩定性；通過采用高精度的AD、DA芯片，拓展了輸出的范圍和精度；采用雙重的輸出設定方式，增強了輸出設定時的靈活性和精確性；電流源子系統通過采用獨特的多通道電路結構，保證了電流輸出的范圍和精度。

本實用新型解決其技術問題所采用的具體技術方案：

對于該電源系統的整體結構描述如下：該電源系統由一個電壓源和兩個電流源構成，采用雙層結構，電壓源為主控層，兩個電流源為子層，兩個電流源的輸出受到電壓源的控制。三塊電源電路板之間采用光耦隔離。整個系統配有4×4的鍵盤和16×2的字符液晶，允許使用者對該電源系統相關參數進行設置。同時，該系統具有RS232串行接口，可與PC機或其他主機通訊，進行輸出參數設置。該電源系統可同時輸出一路恒定的電壓和兩路恒定的電流，輸出電壓的范圍為0.010V至18.000V，輸出電流的范圍為0.5uA至2A。

對于電壓源的整體結構描述如下：電壓源的主控芯片采用PIC系列單片機(16F877A)。在前向通道中采用16位的DA芯片MAX5541，由16F877A單片機直接發送表征輸出電壓的數值數據至DA芯片。對DA的輸出和參考源電壓采用高精度的集成運放ICL7650進行減法運算，將DA的輸出最小值降低至0V以下，從而消除電壓源負載輸出端電壓無法達到0V的現象。對于運放ICL7650的輸出，采用運放AD822放大9倍，對于輸出信號，采用另一路AD822進行跟隨并驅動輸出端的大功率三極管，根據前一路AD822的輸出信號輸出一定的電壓值。在反饋回路，采用兩個0.1％精度的塑封電阻(阻值為160K和19.1K)對輸出進行分壓并將19.1K電阻上的電壓反饋回單片機。該模擬電壓需要經過一個16位的AD轉換芯片AD7705，經轉換成為數值信號后再由單片機接收。由此，即構成了一個以單片機為核心的閉環調壓回路。在控制方法方面，采用改進后的PID算法對輸出電壓進行調節，使輸出電壓能保持穩定。該電路具有輸出過流保護的功能。通過在輸出回路串入一個1Ω/50W的采樣電阻，并將該電阻上的電壓經過LM358和另一個恒定的電壓進行比較，比較的結果反饋回單片機進行處理，如果輸出過流，則單片機將當前輸出的電壓降至0V，直至過流消除。同時，該電壓源具有良好的人機界面：采用了HD7279驅動16鍵的鍵盤，用于使用者實現對整個系統的設置；采用了16×2的FM1620字符液晶，將設置過程中的一些參數通過液晶模塊顯示出來。該電壓源留有四路外接的接口，用于和從電壓源以及兩塊電流源電路板進行通訊。該4路通訊接口皆通過高速光藕6N137進行了隔離處理，從而保證了該電路板與其他電路板之間能夠進行完全的電氣隔離。該電壓源板采用了24V電源供電，24V電源由外部接入的開關電源已給定。