高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及可調(diào)輸出電源領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸 出電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)的電源芯片以及電源模塊都為固定輸出，或者通過(guò)外接電阻一次性可調(diào)輸 出。但是在某些環(huán)境下，常常需要輸出電源在線可變。
[0003] 常規(guī)電源芯片的輸出為開(kāi)環(huán)模式，若遇到后端電子負(fù)載變化的情況下，有可能達(dá) 不到預(yù)期的高精度電源輸出效果。
[0004] 當(dāng)前很多電子學(xué)板卡，都需要不同的電壓輸出；按照傳統(tǒng)方法需要設(shè)計(jì)不同的電 源芯片，并且配置不同的外圍芯片，這樣需要較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)選型時(shí)間，以及采購(gòu)、焊接時(shí)間，不 利于提供電子學(xué)設(shè)計(jì)的可靠性。本實(shí)用新型使用相同的配置電路，即可實(shí)現(xiàn)不同的電壓輸 出，可加快電子學(xué)方案設(shè)計(jì)，減少元器件采購(gòu)時(shí)間，并且有利于成本、質(zhì)量的合理控制。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供高精 度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源。
[0006] 本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào) 輸出電源，
[0007] 微處理器，連接模擬采集芯片和數(shù)字電位計(jì)，用于接收來(lái)自模擬采集芯片采集到 的電壓值，通過(guò)自身SPI接口配置數(shù)字電位計(jì)；
[0008] 數(shù)字電位計(jì)，輸出端連接運(yùn)算放大器和電源芯片，用于在微處理器的配置下，改變 電源芯片的電壓調(diào)整管腳的電阻值；
[0009] 運(yùn)算放大器，輸出端連接模擬采集芯片和電源芯片，用于采集電源芯片的電壓設(shè) 置管腳電阻值所對(duì)應(yīng)的電壓值；
[0010]模擬采集芯片，用于實(shí)時(shí)采集數(shù)字電位計(jì)的輸出電阻轉(zhuǎn)換出的電壓值，并通過(guò)spi 接口將采集到的電壓值實(shí)時(shí)傳遞至微處理器芯片；
[0011]電源芯片，通過(guò)調(diào)整電壓設(shè)置管腳的電阻值，使其輸出端輸出所需輸出電源。
[0012] 所述微處理器采用意法公司STM32F103系列芯片產(chǎn)品。
[0013]所述模擬采集芯片采用ADI公司具有4路模擬采集通道的AD7192模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。 [0014]所述數(shù)字電位計(jì)為非易失性數(shù)字電位計(jì)，采用ADI公司AD5235B。
[0015] 所述電源芯片采用支持LINEAR公司的4.5V至36V輸入范圍以及1.2V至18V輸出范 圍的 LTM8029。
[0016] 還包括晶振單元，連接微處理器，用于為微處理器提供系統(tǒng)時(shí)鐘。
[0017] 所述晶振單元采用EPSON公司8MHz晶體振蕩器。
[0018]所述運(yùn)算放大器采用TI公司的高精度、低噪聲運(yùn)算放大器0PA2277。
[0019] 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0020] 1.本實(shí)用新型使用相同的配置電路，即可實(shí)現(xiàn)不同的電壓輸出，可加快電子學(xué)方 案設(shè)計(jì)，減少元器件采購(gòu)時(shí)間，并且有利于成本、質(zhì)量的合理控制。
[0021] 2.電源輸出可在線、動(dòng)態(tài)、連續(xù)調(diào)整，并且可以實(shí)時(shí)控制電源輸出精度；
[0022] 3.可以加快設(shè)計(jì)選型進(jìn)程，提高原始方法使用多種不同電源芯片造成的采購(gòu)、焊 接質(zhì)量以及可靠性問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖；
[0025]圖3為數(shù)字電位計(jì)AD5235的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖4為數(shù)字電位計(jì)AD5235的電阻輸出框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]如圖1所示，本實(shí)用新型包括微處理器、模擬采集芯片、數(shù)字電位計(jì)、運(yùn)算放大器、 電源芯片等。
[0029]如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例包括：電源芯片U1、微處理器U2、數(shù)字電位計(jì)U3、模 數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U4、運(yùn)算放大器U5、晶體振蕩器Y1、電容Cl、C2、C3、C4、C5、C6。
[0030] 微處理器U2芯片采用意法公司STM32F103系列產(chǎn)品；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U4采用ADI公司 AD7192模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其具有4路模擬采集通道，24bit采樣精度，4.8ksps采樣率;數(shù)字電位 計(jì)U3采用ADI公司AD5235B，其為非易失性數(shù)字電位計(jì)，可一次配置不論是否掉電永久保存 配置信息，其具有1024步可調(diào)范圍；電源芯片U1采用LINEAR公司LTM8029，其支持4.5V至36V 輸入范圍以及1.2V至18V輸出范圍，并可實(shí)現(xiàn)600mA的電流輸出能力；系統(tǒng)時(shí)鐘為晶體振蕩 器Y1，采用EPSON公司8MHz晶體振蕩器。運(yùn)算放大器U5采用TI公司，高精度、低噪聲運(yùn)算放大 器0PA2277,其偏移電壓10uV、靜態(tài)電流800uA、開(kāi)環(huán)增益130dB。
[0031] 微處理器U2通過(guò)自身SPI接口配置數(shù)字電位計(jì)U3，使電源芯片U1的RT、FB引腳接地 電阻在芯片手冊(cè)約定的合理范圍內(nèi)；依據(jù)電源芯片LTM8029芯片手冊(cè)，配置電壓輸出所需要 的電阻值。使用運(yùn)算放大器0PA2277,調(diào)整RT、FB引腳的電壓范圍，使其滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 AD7192模擬量輸入閾值。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7192實(shí)時(shí)采集經(jīng)過(guò)調(diào)理后的LTM8029芯片RT、FB引 腳電壓，此電壓值即對(duì)應(yīng)電源芯片LTM8029的RT、FB引腳的對(duì)地電阻;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7192 通過(guò)SPI接口，將采集到的電壓值實(shí)時(shí)傳遞至微處理器U2。
[0032]微處理器解算當(dāng)前電阻值的具體步驟為：
[0033] (1)首先依據(jù)表1查詢出電源芯片U1擬輸出電壓值所對(duì)應(yīng)的電阻值；
[0034] 表1 LTM8029電壓輸出與配置電路關(guān)系 [0035]
[0036] (2)如圖3所示，使用微處理器SMT32F103芯片依據(jù)公式（1)通過(guò)SPI接口配置數(shù)字 電位計(jì)，實(shí)現(xiàn)電源芯片所需電阻值的輸出；
[0038] 其中，Rwb為最終輸出電阻值;D為百分比值;Rab為整體電阻值;Rw為芯片常態(tài)電阻 值。
[0039] (3)電源調(diào)整引腳的電壓，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器后接入AD7192芯片，依據(jù)公式（2)計(jì)算 出當(dāng)前AD7192輸入的電壓值；
[0041]其中，AIN為模擬量采集芯片AD7192的模擬量采集電壓值;Code為模擬量采集芯片 AD7192模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值;VREF為模擬量采集芯片AD7192的參考電壓值;Gain為模擬量 采集芯片AD7192的內(nèi)部可設(shè)的增益值;N為模擬量采集芯片AD7192的數(shù)據(jù)采集分辨率。
[0042] (4)將運(yùn)算放大器的比例系數(shù)折算后，即可得出當(dāng)前電源調(diào)整引腳的電壓值，此路 監(jiān)測(cè)主要實(shí)現(xiàn)，電源調(diào)整引腳電壓在電源芯片手冊(cè)允許范圍內(nèi)；
[0043] (5)如圖4所示，將電源輸出電壓值引入運(yùn)算放大器電路AD7192芯片，依據(jù)公式(2) 計(jì)算出當(dāng)前AD7192輸入的電壓值，將運(yùn)算放大器的比例系數(shù)折算后即可計(jì)算出當(dāng)前電源輸 出電壓值，在于原定目標(biāo)電壓值進(jìn)行閉環(huán)控制后，通過(guò)調(diào)節(jié)數(shù)字電位計(jì)的電阻值，即可實(shí)現(xiàn) 高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源，其特征在于，包括： 微處理器，連接模擬采集芯片和數(shù)字電位計(jì)，用于接收來(lái)自模擬采集芯片采集到的電 壓值，通過(guò)自身SPI接口配置數(shù)字電位計(jì)； 數(shù)字電位計(jì)，輸出端連接運(yùn)算放大器和電源芯片，用于在微處理器的配置下，改變電源 芯片的電壓調(diào)整管腳的電阻值； 運(yùn)算放大器，輸出端連接模擬采集芯片和電源芯片，用于采集電源芯片的電壓設(shè)置管 腳電阻值所對(duì)應(yīng)的電壓值； 模擬采集芯片，用于實(shí)時(shí)采集數(shù)字電位計(jì)的輸出電阻轉(zhuǎn)換出的電壓值，并通過(guò)SPI接口 將采集到的電壓值實(shí)時(shí)傳遞至微處理器芯片； 電源芯片，通過(guò)調(diào)整電壓設(shè)置管腳的電阻值，使其輸出端輸出所需輸出電源。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源，其特征在于，所述微處理 器采用意法公司STM32F103系列芯片產(chǎn)品。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源，其特征在于，所述模擬采 集芯片采用ADI公司具有4路模擬采集通道的AD7192模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源，其特征在于，所述數(shù)字電 位計(jì)為非易失性數(shù)字電位計(jì)，采用ADI公司AD5235B。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源，其特征在于，所述電源芯 片采用支持LINEAR公司的4.5V至36V輸入范圍以及1.2V至18V輸出范圍的LTM8029。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源，其特征在于，還包括晶振 單元，連接微處理器，用于為微處理器提供系統(tǒng)時(shí)鐘。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源，其特征在于，所述晶振單 元采用EPSON公司8MHz晶體振蕩器。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源，其特征在于，所述運(yùn)算 放大器采用TI公司的高精度、低噪聲運(yùn)算放大器0PA2277。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及高精度在線動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)輸出電源。包括：微處理器，連接模擬采集芯片和數(shù)字電位計(jì)，用于接收來(lái)自模擬采集芯片采集到的電壓值，解算出電源芯片的當(dāng)前電壓設(shè)置管腳電阻值，通過(guò)自身SPI接口配置數(shù)字電位計(jì)；數(shù)字電位計(jì)，輸出端連接運(yùn)算放大器和電源芯片，用于在微處理器的配置下，改變電源芯片的電壓調(diào)整管腳的電阻值；運(yùn)算放大器，輸出端連接模擬采集芯片，用于采集電源芯片的電壓設(shè)置管腳電阻值所對(duì)應(yīng)的電壓值，實(shí)現(xiàn)電阻設(shè)置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；模擬采集芯片，用于實(shí)時(shí)采集數(shù)字電位計(jì)的輸出電阻轉(zhuǎn)換出的電壓值，并通過(guò)SPI接口將采集到的電壓值實(shí)時(shí)傳遞至微處理器芯片，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制；電源芯片，通過(guò)調(diào)整電壓設(shè)置管腳的電阻值，使其輸出端輸出所需輸出電源。
【IPC分類】G05F1/46
【公開(kāi)號(hào)】CN205229873
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521068222
【發(fā)明人】劉曉源, 楊帆, 曹云俠, 羅勇
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月18日