电压输出装置以及电压输出系统的制作方法

1.本技术涉及电源技术领域，特别是涉及一种电压输出装置以及电压输出系统。


背景技术：

2.随着电源技术的发展，电源系统越来越重要，设备对电源需求越来越多元化。目前电源系统大多以固定的低压差线性稳压器(ldo)或者dc-dc电源集成电路为主。然而，这些电源系统都是单路电源固定电压，其功能相对单一。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种具有多通道电压输出功能的电压输出装置以及电压输出系统。
4.一种电压输出装置，包括：
5.控制模块，接收电压需求命令；
6.接口扩展模块，输入端连接所述控制模块，输出端具有多个所述通信接口；
7.数模转换模块，包括多个数模转换单元，各所述数模转换单元的输入端均对应连接所述接口扩展模块的一个所述通信接口，各所述数模转换单元的输出端均对应连接一个电压输出端。
8.在其中一个实施例中，所述通信接口包括iic通信接口。
9.在其中一个实施例中，所述电压输出装置还包括运放模块，所述运放模块包括多个运放单元，各所述运放单元输入端连接对应的所述数模转换单元的输出端，各所述运放单元输出端连接对应的所述电压输出端。
10.在其中一个实施例中，所述电压输出装置还包括模数转换模块，所述模数转换模块连接各个所述运放单元的输出端与所述控制模块。
11.在其中一个实施例中，所述电压输出装置还包括模拟开关模块，所述模拟开关模块的输入端连接各个所述运放单元的输出端，所述模拟开关模块的输出端连接所述模数转换模块。
12.在其中一个实施例中，所述电压输出装置还包括电源模块，所述电源模块连接各个所述运放单元。
13.在其中一个实施例中，所述控制模块包括微程序控制器。
14.一种电压输出系统，包括：
15.上述的电压输出装置；
16.控制终端，连接所述控制模块，发送所述电压需求命令。
17.在其中一个实施例中，所述电压输出系统还包括以太网通信模块，所述控制终端与所述控制模块通过以太网通信模块通信连接，
18.在其中一个实施例中，所述电压输出系统还包括串口通信模块，所述控制终端与所述控制模块通过串口通信模块通信连接。
19.上述电压输出装置以及电压输出系统，设有连接控制模块的接口扩展模块，且在接口扩展模块的输出端设有多个通信接口，并且对应接口扩展模块的各个通信接口设有多个数模转换单元，从而可以形成多个电压输出通道。因此，本技术可以根据需求进行多路电压输出，每一路都是独立控制，相互不干扰。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为一个实施例中电压输出装置的结构框图；
22.图2为另一个实施例中电压输出装置的结构框图。
具体实施方式
23.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
25.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
26.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
27.在一个实施例中，请参阅图1或图2，提供一种电压输出系统。电压输出系统包括电压输出装置100以及控制终端200。控制终端200连接电压输出装置100，从而向电压输出装置100发送电压需求命令。
28.在一个实施例中，请参阅图1或图2，电压输出装置100包括控制模块110、接口扩展模块120以及数模转换模块130。
29.控制模块110接收电压需求命令。电压需求命令可以由控制终端200发出。具体地，作为示例，控制终端可以包括上位机等。控制模块110可以包括但不限于为微程序控制器(mcu)等。
30.接口扩展模块120的输入端连接控制模块110，从而可以接收控制模块的控制信号。同时，接口扩展模块120的输出端具有多个通信接口，从而可以在控制模块110的控制下，根据电压需求命令，选择性设置相应通信接口。
31.数模转换模块130包括多个数模转换单元131。数模转换单元131可以将数字信号转换成模拟信号，从而输出模拟电压以执行电压需求命令。作为示例，数模转换模块130采用内置2.5v精密电压基准的16位分辨率高精度iic串行接口电压输出型低功耗数模转换器。通过选择合适的参考电源信号，即可在参考电源范围内输出高精度电压，从0v到参考电源电压之间输出2～16种电压，最小分辨率为参考电压vcc/65536v。
32.各数模转换单元131的输入端均对应连接接口扩展模块120的一个通信接口，从而可以通过该通信接口接收控制模块110发出的参考电源控制信号。同时，各数模转换单元131的输出端均对应连接一个电压输出端，进而根据从对应通信接口处接收的参考电源控制信号，输出相应模拟电压。
33.在本实施例中，通过设置连接控制模块110的接口扩展模块120，且在接口扩展模块120的输出端设有多个通信接口，并且对应接口扩展模块120的各个通信接口设有多个数模转换单元131，从而可以形成多个电压输出通道。因此，本实施例可以根据需求进行多路电压输出，每一路都是独立控制，相互不干扰。
34.在一个实施例中，通信接口可以包括iic通信接口，接口扩展模块120可以为iic串行通信总线扩展模块。
35.mcu等控制模块110的iic通信接口数量有限，通常为单个。此时，通过接口扩展模块120可以将单路iic通信接口扩展成多路iic通信接口，从而可以与多个数模转换单元131进行通信。
36.作为示例，可以把多个(如8个)地址相同的数模转换单元131分别接在接口扩展模块120上。然后控制模块110根据电压需求命令，选择接通相应数模转换单元131，从而选择相应电压输出通道而进行电压输出。
37.在一个实施例中，请参阅图2，电压输出装置100还包括运放模块140。运放模块140包括多个运放单元141。当电压输出端需求的目标电压与数模转换模块130的参考电源电压不同时，运放单元141可以对数模转换单元131输出的电压进行有效运放调整，从而在电压输出端输出满足需求的目标电压。
38.具体地，各运放单元141输入端连接对应的数模转换单元131的输出端，各运放单元141输出端连接对应的电压输出端。
39.在一个实施例中，请参阅图2，电压输出装置100还包括模数转换模块150。模数转换模块150连接各个运放单元141的输出端与控制模块110。此时，可以通过模数转换模块150而向控制模块110反馈各个运放单元141的输出端输出的电压值，从而可以通过控制模块110对运放单元141的输出端输出的电压进行精确校准、修正。
40.当在各数模转换单元131之后设有运放模块140时，各数模转换单元131输出的电压经过运放模块140后会导致电压有偏差，使得电压输出端输出的电压和所需目标电压有差异。此时，通过模数转换模块150将采集输出电压，并反馈至控制模块110，控制模块110可以通过计算而获取电压校准系数，然后，在控制相应数模转换单元131输出新的电压，直至满足电压需求。
41.同时，控制模块110还可以驱动大容量存储器，进而既可以保存记录，也可以保存每个电压输出通道的校准系数。此时即使重新上电，依然可以保证每个电压输出通道的电压输出稳定。
42.作为示例，模数转换模块150可以采用16位高精度模数转换模块。模数转换模块150为电荷再分配、逐次逼近型模数转换器，可以测量采集各运放单元141的输出电压，并向控制模块110反馈输出电压，从而使其对输出电压进行调节。
43.具体地，控制模块110可以使用高主频mcu，其支持硬件浮点运算，对模数转换模块150采集的数据的计算有极大优势。其处理大批量数据，速度比常规单片机快很多。同时，控制模块110还可以对采集的样本电压数据进行数字滤波，可以进一步提高电压读取精度，同时经过反馈后的输出电压也更加精准。
44.在本实施例中，可以通过模数转换模块150而形成反馈回路，从而实现监控输出电压，从而保持其准确稳定。
45.在一个实施例中，请参阅图2，电压输出装置100还包括模拟开关模块160。
46.模拟开关模块160可以将多路输入端中的一个切换到公共输出端，从而通过公共输出端输出各路输出电压反馈信号。
47.具体地，模拟开关模块160的输入端连接各个运放单元141的输出端，模拟开关模块160的输出端连接模数转换模块150，从而使得单路的模数转换模块150可以通过模拟开关模块160切换每一个运放单元141输出的电压，从而对各个运放单元141的输出电压进行反馈。
48.当模拟开关模块160禁用时，所有运放单元141的反馈通道都被关断。当模拟开关模块160启用时，每个运放单元141的反馈通道都可以执行，各个反馈通道的输入信号范围可扩展至电源电压。
49.在一个实施例中，请参阅图2，电压输出装置100还包括电源模块170。电源模块170连接各个运放单元141，从而为各个运放单元141提供电源。各个运放单元141可以通过电源模块170而产生正电压和/或负电压而输出。
50.同时，电源模块170还可以连接控制模块110，从而为其提供所需工作电压。并且，电源模块170还可以连接数模转换模块130，从而为其提供参考电源电压。数模转换模块130通过选择合适的参考电源，即可在参考电源电压范围内输出高精度电压。
51.在一个实施例中，请参阅图1或图2，电压输出系统除了电压输出装置100以及控制终端200之外，还可以包括以太网通信模块300。控制终端100与电压输出装置100的控制模块110通过以太网通信模块300通信连接。
52.具体地，以太网通信模块300可以根据需求实现例如modbus，3e，ee等多种常规标准通用通信协议，也可以根据客户需求，使用自定义通信协议，其定制化程度高，使用灵活。并且，以太网通信模块300可以保证通信稳定性，也可以根据需求进行大数据通信。
53.当电压输出装置100包括模数转换模块150时，以太网通信模块300还可以实时上传记录由模数转换模块150发送至电压输出装置100的控制模块110的输出电压数据。
54.在一个实施例中，请参阅图1或图2，电压输出系统还包括串口通信模块400。控制终端200与控制模块110通过串口通信模块400通信连接。串口通信模块400可以支持常规串口支持的通信协议，接口丰富，兼容性强。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
56.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
57.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种电压输出装置，其特征在于，包括：控制模块，接收电压需求命令；接口扩展模块，输入端连接所述控制模块，输出端具有多个通信接口；数模转换模块，包括多个数模转换单元，各所述数模转换单元的输入端均对应连接所述接口扩展模块的一个所述通信接口，各所述数模转换单元的输出端均对应连接一个电压输出端。2.根据权利要求1所述的电压输出装置，其特征在于，所述通信接口包括iic通信接口。3.根据权利要求1所述的电压输出装置，其特征在于，所述电压输出装置还包括运放模块，所述运放模块包括多个运放单元，各所述运放单元输入端连接对应的所述数模转换单元的输出端，各所述运放单元输出端连接对应的所述电压输出端。4.根据权利要求3所述的电压输出装置，其特征在于，所述电压输出装置还包括模数转换模块，所述模数转换模块连接各个所述运放单元的输出端与所述控制模块。5.根据权利要求4所述的电压输出装置，其特征在于，所述电压输出装置还包括模拟开关模块，所述模拟开关模块的输入端连接各个所述运放单元的输出端，所述模拟开关模块的输出端连接所述模数转换模块。6.根据权利要求3所述的电压输出装置，其特征在于，所述电压输出装置还包括电源模块，所述电源模块连接各个所述运放单元。7.根据权利要求1所述的电压输出装置，其特征在于，所述控制模块包括微程序控制器。8.一种电压输出系统，其特征在于，包括：权利要求1-7任一项所述的电压输出装置；控制终端，连接所述控制模块，发送所述电压需求命令。9.根据权利要求8所述的电压输出系统，其特征在于，所述电压输出系统还包括以太网通信模块，所述控制终端与所述控制模块通过以太网通信模块通信连接。10.根据权利要求8所述的电压输出系统，其特征在于，所述电压输出系统还包括串口通信模块，所述控制终端与所述控制模块通过串口通信模块通信连接。

技术总结
本申请涉及一种具有多通道电压输出功能的电压输出装置以及电压输出系统。其中，电压输出装置，包括：控制模块，接收电压需求命令；接口扩展模块，输入端连接控制模块，输出端具有多个通信接口；数模转换模块，包括多个数模转换单元，各数模转换单元的输入端均对应连接接口扩展模块的一个通信接口，各数模转换单元的输出端均对应连接一个电压输出端。本申请可以实现多通道电压输出功能。以实现多通道电压输出功能。以实现多通道电压输出功能。


技术研发人员：马江华
受保护的技术使用者：苏州华兴源创科技股份有限公司
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2022/3/8