一種輸出波形可控的高精度數(shù)控電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種輸出波形可控的高精度數(shù)控電源，包括信號(hào)產(chǎn)生模塊、功率放大模塊、觸摸液晶屏顯示控制模塊、A/D采樣模塊、直流電源模塊。所述信號(hào)產(chǎn)生模塊可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波以及鋸齒波等模擬信號(hào)，當(dāng)需要輸出時(shí)，通過單片機(jī)選擇波形，調(diào)節(jié)輸出頻率和波形幅值，再經(jīng)功率放大后輸出。此外，所述數(shù)控電源也可選擇直流電源模塊輸出直流電。所述A/D采樣模塊實(shí)時(shí)采集電源輸出電壓以及通過負(fù)載的電流，經(jīng)高精度A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終在觸摸液晶屏上直接顯示當(dāng)前電源輸出狀態(tài)。同時(shí)，在觸摸液晶屏上可以直接設(shè)置電源輸出參數(shù)，傳遞到單片機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是：輸出電壓種類多樣，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前輸出狀態(tài)，數(shù)控化程度高。
【專利說明】一種輸出波形可控的高精度數(shù)控電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于數(shù)控電源領(lǐng)域，具體是涉及一種可以自主選擇直流電源模式和交流電源模式，且輸出交流電波形、幅度和頻率可調(diào)的數(shù)控電源。

【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控電源被廣泛應(yīng)用于測(cè)控系統(tǒng)、通訊設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、電力設(shè)備的研究制造及科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。輸出波形可控高精度數(shù)控電源一方面可作為參考電源應(yīng)用于儀表檢驗(yàn)，更重要的是可作為驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)用于振動(dòng)研究、新型傳感器研究、微機(jī)電系統(tǒng)研究等精密工程領(lǐng)域。因此，輸出波形可控高精度數(shù)控電源是與精密測(cè)控、精密制造等前沿【技術(shù)領(lǐng)域】密切關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵設(shè)備，在科學(xué)研究、工程研究等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)階段國內(nèi)外的大多數(shù)電源產(chǎn)品只能單一輸出直流或交流，輸出較為單一，且輸出電壓幅度大多偏低，功率不高，如此便限制了電源的多功能性和實(shí)用性。
[0004]隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，集成度越來越高，功能越來越強(qiáng)，興起了很多DDS (Direct Digital Synthesizer,直接數(shù)字頻率合成)器件,DDS是一種新的頻率合成技術(shù)和信號(hào)產(chǎn)生的方法，具有極短的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、極高的頻率分辨率和較低的相位噪聲，在頻率改變時(shí)，DDS能夠保持相位的連續(xù)，因此很容易實(shí)現(xiàn)頻率、相位和幅度調(diào)節(jié)，此外，DDS技術(shù)大部分是基于數(shù)字電路技術(shù)的，具有可編程控制的突出優(yōu)點(diǎn)。
[0005]如果能將DDS技術(shù)運(yùn)用到數(shù)控電源領(lǐng)域，利用DDS的優(yōu)異性能，改善輸出波形可控高精度數(shù)控電源交流模式輸出波形問題，則勢(shì)必對(duì)輸出波形可控高精度數(shù)控電源帶來更廣闊的應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種新的數(shù)控電源，該數(shù)控電源不僅能夠輸出直流電壓，且能夠輸出任意波形的交流電，米用DDS技術(shù)配合外圍積分電路輸出正弦波、方波、三角波以及鋸齒波模擬信號(hào)，再經(jīng)功率放大模塊之后輸出，輸出波形穩(wěn)定且失真率小。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種輸出波形可控的高精度數(shù)控電源，包括信號(hào)產(chǎn)生模塊、功率放大模塊、觸摸液晶屏顯示控制模塊、A/D采樣模塊、直流電源模塊，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊包括控制芯片、直接數(shù)字頻率合成芯片和外圍積分電路，該信號(hào)產(chǎn)生模塊的輸出端連接在功率放大模塊和直流電源模塊，所述功率放大模塊和直流電源模塊可選擇的作為所述高精度數(shù)控電源的輸出端進(jìn)行輸出，所述A/D采樣模塊連接在所述高精度數(shù)控電源的輸出端上，將實(shí)時(shí)采集的電源輸出電壓以及通過一外加負(fù)載的電流，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸出給所述觸摸液晶屏顯示控制模塊，所述觸摸液晶屏控制模塊上直接顯示當(dāng)前電源輸出狀態(tài)，該觸摸液晶屏控制模塊的液晶屏上設(shè)有參數(shù)輸入界面。
[0008]優(yōu)選的，所述控制芯片采用單片機(jī)STM32F103，所述直接數(shù)字頻率合成芯片的型號(hào)為 AD9850。
[0009]優(yōu)選的，所述單片機(jī)STM32F103通過自帶D/A端口連接所述直流電源模塊，該單片機(jī)STM32F103通過調(diào)節(jié)D/A端口輸出的模擬電壓信號(hào)，從而調(diào)節(jié)直流電源模塊輸出直流電壓大小。
[0010]優(yōu)選的，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊輸出的信號(hào)包括正弦波、方波、三角波以及鋸齒波中的一種。
[0011]優(yōu)選的，所述功率放大模塊采用D類功率放大芯片IRS2092，該芯片驅(qū)動(dòng)電壓范圍為±100V，最大輸出功率為500W。
[0012]優(yōu)選的，所述A/D采樣模塊采用高精度A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809和高精度均方根直流轉(zhuǎn)換器AD736。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]采用DDS技術(shù)產(chǎn)生的模擬信號(hào)頻率精度非常高，波形穩(wěn)定。
[0015]觸摸液晶屏作為人機(jī)界面，操作更加方便簡(jiǎn)介，顯示更加清晰直觀。
[0016]可選擇直流電源模式和交流電源模式，輸出交流波形又可選擇正弦波、方波、三角波以及鋸齒波等任意波形。
[0017]功率放大電路采用D類放大，相比于其他類型功率放大電路，效率更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了能夠更加清楚地說明本實(shí)用新型所用技術(shù)手段，下面將實(shí)施例及說明所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹說明。在附圖中:
[0019]圖1為本實(shí)用新型的輸出波形可控的高精度數(shù)控電源的模塊示意圖。
[0020]圖2為DDS芯片AD9850及外圍積分電路詳細(xì)電路圖。
[0021 ] 圖3為A/D采樣模塊的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1是本實(shí)用新型的輸出波形可控高精度數(shù)控電源的模塊示意圖，其主要包括信號(hào)產(chǎn)生模塊2、功率放大模塊3、A/D采樣模塊4、觸摸液晶屏顯示控制模塊1和直流電源模塊5。信號(hào)產(chǎn)生模塊2主要用來生成包括正弦波、方波、三角波以及鋸齒波等各種波形的電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)進(jìn)行輸出，該信號(hào)產(chǎn)生模塊2包括控制芯片、直接數(shù)字頻率合成(DDS)芯片和外圍積分電路，其中控制芯片采用單片機(jī)STM32F103，該控制芯片可以選擇波形、調(diào)節(jié)輸出頻率和波形幅值。直接數(shù)字頻率合成芯片的型號(hào)為AD9850，該直接數(shù)字頻率合成芯片可以用來生成正弦波和方波，而當(dāng)需要輸出三角波或鋸齒波時(shí)，可以通過外圍積分電路對(duì)DDS芯片輸出的方波進(jìn)行調(diào)制得到所需的波形。
[0023]圖2為DDS芯片AD9850及外圍積分電路詳細(xì)電路圖。所述AD9850中D0?D7、RESET、FQ_UD和W_CLK引腳分別與單片機(jī)相連，所述AD9850的10UT引腳輸出正弦波，Q0UT引腳輸出方波。所述外圍積分電路主要包括由運(yùn)算放大器LM324、電阻R1和R2、電容C5以及二極管D1和D2。方波通過Dl，D2組成的反并聯(lián)二極管輸入到運(yùn)算放大器LM324反相輸入端，反并聯(lián)二極管對(duì)運(yùn)放起保護(hù)作用。運(yùn)算放大器LM324同相輸入端通過電阻R1接地。電容C5與電阻R2并聯(lián)，一端連接運(yùn)算放大器反相輸入端，另一端連接運(yùn)算放大器輸出端。所述外圍積分電路輸入方波占空比為50%,輸出為三角波；否則輸出鋸齒波。
[0024]信號(hào)產(chǎn)生模塊2的輸出端連接功率放大模塊3和直流電源模塊5上。功率放大模塊3和直流電源模塊5可選擇的作為所述高精度數(shù)控電源的輸出端進(jìn)行輸出。其中，功率放大模塊3將信號(hào)產(chǎn)生模塊2輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行放大，得到所需電壓后輸出。該功率放大模塊3采用D類功率放大芯片IRS2092，該芯片驅(qū)動(dòng)電壓范圍為±100V，最大輸出功率為500W。而直流電源模塊5的輸入端則連接在單片機(jī)STM32F103自帶的D/A端口上，通過調(diào)節(jié)D/A端口輸出的模擬電壓信號(hào)，從而調(diào)節(jié)直流電源模塊輸出直流電壓大小。
[0025]A/D采樣模塊4的輸入端連接在高精度數(shù)控電源輸出端上，檢測(cè)當(dāng)前輸出電壓和輸出電流，A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出端連接信號(hào)產(chǎn)生模塊2中的控制芯片，該控制芯片與觸摸液晶屏顯示控制模塊1連接進(jìn)行雙向通信，將當(dāng)前電源輸出狀態(tài)信息顯示在觸摸液晶屏上，同時(shí)，在觸摸液晶屏上可以設(shè)置電源輸出參數(shù)，傳遞到該控制芯片中。
[0026]圖3為A/D采樣的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖。所述A/D主要包括所述高精度A/D轉(zhuǎn)換器U1和高精度均方根直流轉(zhuǎn)換器U2。所述U1優(yōu)選采用ADC0809，所述U2優(yōu)選采用AD736。均方根直流轉(zhuǎn)換器U2的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器U1的輸入端，均方根直流轉(zhuǎn)換器U2的輸入端連接電源輸出端，均方根直流轉(zhuǎn)換器U2是負(fù)責(zé)信號(hào)的TRMS/DC (真有效值轉(zhuǎn)直流)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器U1將模擬量轉(zhuǎn)換成向單片機(jī)輸送的數(shù)字量，以便在觸摸液晶屏上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電源輸出狀態(tài)。
[0027]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種輸出波形可控的高精度數(shù)控電源，其特征在于:包括信號(hào)產(chǎn)生模塊、功率放大模塊、觸摸液晶屏顯示控制模塊、A/D采樣模塊、直流電源模塊，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊包括控制芯片、直接數(shù)字頻率合成芯片和外圍積分電路，該信號(hào)產(chǎn)生模塊的輸出端連接在功率放大模塊和直流電源模塊，所述功率放大模塊和直流電源模塊可選擇的作為所述高精度數(shù)控電源的輸出端進(jìn)行輸出，所述A/D采樣模塊的輸入端連接在所述高精度數(shù)控電源的輸出端上，該A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出端連接信號(hào)產(chǎn)生模塊中的控制芯片，該控制芯片與觸摸液晶屏顯示控制模塊連接并進(jìn)行雙向通信，將當(dāng)前電源輸出狀態(tài)信息顯示在觸摸液晶屏顯示控制模塊的觸摸液晶屏上，同時(shí)，在該觸摸液晶屏上可以設(shè)置電源輸出參數(shù)，傳遞到該控制芯片中。
2.如權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控電源，其特征在于:所述控制芯片采用單片機(jī)STM32F103，所述直接數(shù)字頻率合成芯片的型號(hào)為AD9850。
3.如權(quán)利要求2所述的高精度數(shù)控電源，其特征在于:所述單片機(jī)STM32F103通過自帶D/A端口連接所述直流電源模塊，該單片機(jī)STM32F103通過調(diào)節(jié)D/A端口輸出的模擬電壓信號(hào)，從而調(diào)節(jié)直流電源模塊輸出直流電壓大小。
4.如權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控電源，其特征在于:所述信號(hào)產(chǎn)生模塊輸出的信號(hào)包括正弦波、方波、三角波以及鋸齒波中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控電源，其特征在于:所述功率放大模塊采用D類功率放大芯片IRS2092，該芯片驅(qū)動(dòng)電壓范圍為±100V，最大輸出功率為500W。
6.如權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控電源，其特征在于:所述A/D采樣模塊采用高精度A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809和高精度均方根直流轉(zhuǎn)換器AD736。
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK204142782SQ201420390833
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】許宜申, 胡超, 吳茂成, 顧濟(jì)華, 陶智 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)