[發明專利]芯片電泳專用程控電源系統

無效

• 申請號: 200810018607.7
• 申請日: 2008-03-04
• 公開（公告）號: CN101236175A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 杜宇人;夏興華
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01N27/447
• 分類號: G01N27/447;H02M3/28
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所
• 代理人: 張榮亮

技術領域

本發明涉及一種芯片電泳專用程控電源系統，系統適用于微流控芯片電泳的流體驅動控制，屬于電子信息技術領域。

背景技術

微流控學以其分析快速、微型易攜、高集成化、高通量高內涵和試劑消耗量少等優點，迅速發展成為分析化學的一個重要熱點分支，并向材料科學、生物學、醫學等眾多領域滲透，成為一門新興的交叉學科。對流體的控制是微流控的操作核心，涉及流體的驅動、混合、反應、分離等過程。實行流體控制的方式有多種，電滲驅動因具有易于操作、便于集成化和樣品帶展寬小等優勢，在微流控學的發展中占有重要的地位，尤其建立在電驅動基礎上的芯片電泳一直是微流控學的主流方向之一。然而，由于微流控學操作要求的多樣性，目前尚缺乏一種可以適應多種操作要求、寬電壓范圍且高精度和高穩定度、成本便宜的程控電源系統。

發明內容

本發明針對市場現有的電源控制系統不能同時具備寬電壓范圍、低電流密度、多路輸出等功能，且精度和穩定度也不能滿足芯片電泳多種操作要求的不足，提供一種芯片電泳專用程控電源系統，該系統可通過多種電壓控制模式的選擇，實現芯片電泳的不同進樣和分離模式，可以極大地提高實驗操作的靈活性以及實驗結果的重現性和靈敏度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的，一種芯片電泳專用程控電源系統，其特征是所述系統采用雙CPU程控電源結構，由上位PC機、上位PC機連接的監控人機界面、下位單片機、下位單片機連接的多路D/A轉換電路、各D/A轉換電路分別連接的電源模塊、下位單片機連接的A/D轉換電路以及上、下位機雙CPU之間的串行通信電路組成；各電源模塊的輸出端外接負載，電源模塊中的電壓電流檢測電路的輸出連接A/D轉換電路的輸入端。

所述的各電源模塊均包含PWM脈寬調制電路、功率開關管、高頻變壓器、整流濾波電路、電壓電流采樣電路；PWM脈寬調制電路的輸入接D/A轉換電路的輸出，功率開關管的柵極接PWM脈寬調制電路輸出端，功率開關管的漏極接高頻變壓器的初級，高頻變壓器的次級接整流濾波電路的輸入端，整流濾波電路的輸出端與負載相連，與整流濾波電路的輸出端相連的電壓采樣電路和與負載串聯的電流采樣電路的輸出端接A/D轉換電路輸入端。

下位單片機采用MCS-51系統單片機，與上位機PC機之間的通信采用RS232接口電路，下位機MCS-51系統單片機接收來自上位機的測試開始及控制電壓信號，MCS-51單片機與D/A轉換器相連，通過D/A轉換得到控制電壓的模擬量，提供給穩壓電源模塊作為基準電壓，同時實時采集每個電源模塊的輸出電流、輸出電壓信號，通過A/D轉換成相應的數字量，其數據被MCS-51單片機接收，再通過RS232接口將測試數據發送給上位機。

本發明在芯片電泳專用程控軟件的支持下，可對某一路或多路程控輸出、輸出電壓與運行時間進行設置、可對進樣、進樣分離、夾流進樣和夾流進樣分離等多種芯片電泳程控模式進行選擇、顯示實時產生的測試電流與時間的關系曲線和數據、可實時保存各路測試電流和時間數據并設置保存數據的路徑、具有各路曲線設置與查詢、坐標設置、文件選擇、數據查詢、結束查詢等功能；下位單片機系統與專用程控電源可提供多路直流電壓程控輸出，各路直流電壓0～2500V連續可調，電壓設置標度間隔為1V，電壓控制和數據采集精度為1‰，輸出電流為1μA～1mA；下位單片機通過RS232接口與上位微機PC機進行通信。

本發明可使實驗在一個設定的電壓控制模式下進行，大大提高了實驗的重現性，并可實現多路芯片電泳實驗。

本發明具有程控多路直流電壓輸出、電壓控制和數據采集精度高、穩定度好、多種芯片電泳程控模式、實時顯示測試曲線，保存數據及曲線、數據查詢等特點，該程控電源系統適用于芯片電泳有一維和多維等多種操作模式，并可用于基于電泳分離基礎上的生化分析等方向的應用。

附圖說明

圖1為本發明結構框圖；

圖2為本發明電原理框圖；

圖3為本發明的程控電源系統的PC機監控界面。

具體實施方式

結合附圖和實施例進一步說明本發明，如圖1所示，本發明提供的多路高精度、高穩定度的芯片電泳專用程控電源系統包括以下兩個部分：