一种程控可调高频恒流测试电源的制作方法

1.本发明属于测试电源技术领域，尤其涉及一种程控可调高频恒流测试电源。


背景技术：

2.在很多测试中，需要验证产品对各种频率的响应或者敏感度，从而需要设计一款程控可调高频恒压恒流测试电压，可以通过设定不同幅值和频率的放大器进行输出。


技术实现要素：

3.本发明提供一种程控可调高频恒流测试电源，旨在解决需要验证产品对各种频率的响应或者敏感度的问题。
4.本发明是这样实现的，一种程控可调高频恒流测试电源，包括单片机、dds(直接数字合成)芯片、前级放大器、功率放大器、峰值电流采集板、正负电源以及电流传感器，用于对50hz-500khz频率范围内正弦电流波形的输出，其中：
5.所述单片机用于与触摸屏和编码器相连接，用于设定需要输出的频率范围及输出幅值和执行测试；
6.所述dds芯片用于接收所述单片机的频率参数，并输出da信号给所述前级放大器；
7.所述前级放大器接收所述单片机的增益系数以及所述dds芯片的da信号，运用可编程增益运放或者可调增益的运放电路对信号进行放大；
8.所述功率放大器接收所述前级放大器的信号，并对其进行对应的放大；
9.所述峰值电流采集板用于修正输出幅值的反馈信号，同时有过流保护功能；
10.所述正负电源用于提供输出的电压；
11.所述电流传感器，检测正负电源的输出电流值，并反馈至所述单片机，用于过流保护。
12.优选的，其中所述峰值电流采集板分别连接正负电源中的正电源输出端、正负电源中负电源的输出端以及功率放大器的输出端，用于将检测的信号发送给单片机。
13.优选的，所述单片机可外接上位机电脑用于对其进行编程形成系统，系统主要包括负载控制功能、可由用户自由设定功能、保存实验参数功能以及自动记忆当前实验的各种状态和设置的功能，同时还具有控制、测量、保护、连锁、报警、提示各种功能。
14.优选的，其中：在系统可设定发生器充电电流的极限保护值，当充电电流达到设定值时，系统将自动分闸，并给出“充电过流”的故障信息提示；
15.系统将自动充电电压设定值的105％作为极限保护值，当充电电压达到该极限值时，系统将自动分闸，并给出“充电电压过大”的故障信息提示。
16.优选的，其中所述dds输出最大的模拟信号为750mvpp，前级放大器最大放大倍数为4倍，最大电压输出为3v，所述前级放大器输出信号一分为二转给两个所述功率放大器分别进行处理。
17.优选的，整个电路采用两路或多路并联输出，其中所述正负电源，选择50v可调电
压的电源，单个电源1000w，最大电流20a。
18.优选的，硬件部分还包括外侧设置用于保护的外壳，所述外壳的背板上设置有风机进行散热。
19.优选的，上述外壳的前面板上设置触摸屏、操作按钮、选择开关、状态指示灯。
20.优选的，上述外壳的后面板上设置电源接口、接地柱、485串口、风机散热口。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种程控可调高频恒流测试电源，采用单片机控制技术，可实现从50hz-500khz频率范围内输出正弦电流波形，用于配合需要验证产品对各种频率的响应或者敏感度测试，同时单片机的控制，使系统实现超小型化及高可靠性能的智能自动控制和测量；并很方便与计算机连接，实现远程计算机智能自动控制、测量和管理(如波形的保存、报告的生成等)，还采用液晶触摸屏，可灵活编程并进行控制软件升级，界面具有画面提示功能，可实现人机对话，操作方便，不易出错，通过模块化结构设计，实现全自动控制方式，只需简单设置所需试验参数，即可一键启动完成测试。
附图说明
22.图1为本发明的设计框图；
23.图2为本发明中主回路原理框图；
24.图3为本发明中控制回路原理框图；
25.图4为本发明中试验主页面示意图；
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种程控可调高频恒流测试电源，包括单片机、dds(直接数字合成)芯片、前级放大器、功率放大器、峰值电流采集板、正负电源以及电流传感器，用于对50hz-500khz频率范围内正弦电流波形的输出，其中：
28.单片机用于与触摸屏和编码器相连接，用于设定需要输出的频率范围及输出幅值和执行测试；
29.dds芯片用于接收单片机的频率参数，并输出da信号给前级放大器；
30.前级放大器接收单片机的增益系数以及dds芯片的da信号，运用可编程增益运放或者可调增益的运放电路对信号进行放大；
31.功率放大器接收前级放大器的信号，并对其进行对应的放大；
32.峰值电流采集板用于修正输出幅值的反馈信号，同时有过流保护功能；
33.正负电源用于提供输出的电压；
34.电流传感器，检测正负电源的输出电流值，并反馈至单片机，用于过流保护。
35.本实施方式中：整个控制系统以单片机为控制核心，通过触摸屏及编码器，设定需要输出的频率范围及输出幅值。
36.当启动测试后，单片机将频率参数发送给dds芯片，并启动dds输出da信号。
37.当启动测试后，单片机将增益系数发送给前级放大器。前级放大器可使用可编程
增益运放或者可调增益的运放电路。
38.在本实施方式中：请参阅图2-3：上图2中没有画单片机控制电源电压回路，设计时需考虑，其中正负电源均隔离电源0-50v可调，1kw，通过模拟控制接口与单片机相电性连接，被单片机控制输出电压值，模拟信号0-5v或0-10v；正负电源电流，波动的直流信号，传感器需要选择动态响应高的，并经过峰值电流采集板后，给单片机，霍尔传感器，其中单片机输入信号在0-3v之间；输入电流1和输入电流2均为高频交流，传感器需要选择频率响应高的，并经过峰值电流采集板后，给单片机，还包括由单片机控制的电流大于20a的开关1和开关2，继电器1和继电器2均用于控制12v开关电源。
39.其中峰值电流采集板分别连接正负电源中的正电源输出端、正负电源中负电源的输出端以及功率放大器的输出端，用于将检测的信号发送给单片机。
40.单片机可外接上位机电脑用于对其进行编程形成系统，系统主要包括负载控制功能、可由用户自由设定功能、保存实验参数功能以及自动记忆当前实验的各种状态和设置的功能，同时还具有控制、测量、保护、连锁、报警、提示各种功能。系统可由用户自由设定和保存实验参数，灵活方便，轻松实现一键完成全部实验。系统还可自动记忆当前实验的各种状态和设置，当实验中途停止时，在未断电的状态下，可继续之前的测试接着往下测试。如果中途断电，则按照设置参数重新开始测试。
41.在系统可设定发生器充电电流的极限保护值，当充电电流达到设定值时，系统将自动分闸，并给出“充电过流”的故障信息提示；
42.系统将自动充电电压设定值的105％作为极限保护值，当充电电压达到该极限值时，系统将自动分闸，并给出“充电电压过大”的故障信息提示。
43.其中dds输出最大的模拟信号为750mvpp，前级放大器，最大放大倍数为4倍，最大电压输出为3v，前级放大器输出信号一分为二转给两个功率放大器分别进行处理。其中关于这部分在200khz时，电压升高到1.9v可以输出68v信号，带2.4欧姆电阻达到10a，考虑到高频衰减，且主回路电压不能太高，暂定50v，50/35＝1.4倍。1.9*1.4＝2.7v。2.7/0.75＝3.6，取4倍放大系数。设计时，可以用电位器来调节系数。其中功率放大器使用的是外购的成品，经实测200khz以内幅值变化很小，1mhz幅值衰减为0.45左右。通过以上分析，做到500k-600k，电流可以达到10a。再高频时，电流会逐步减小。
44.整个电路采用两路或多路并联输出，其中正负电源，选择50v可调电压的电源，单个电源1000w，最大电流20a。正负电源均为0-50v之间可调的隔离电源，并设置有模拟控制接口与单片机相接，使单片机控制其输出对应的电压值，模拟0-5v和0-10v之间的信号。
45.硬件部分还包括外侧设置用于保护的外壳，外壳的背板上设置有风机进行散热；上述外壳的前面板上设置触摸屏、操作按钮、选择开关、状态指示灯；上述外壳的后面板上设置电源接口、接地柱、485串口、风机散热口。其中通过485串口连接上位机电脑，通过modbus协议。
46.在本实施方式中，在外壳正面的触摸屏上显示系统的操作界面，通过不同的操作画面提供相应的操作功能和信息。控制操作器的触摸显示屏具有显示系统信息和触摸键操作两种功能，实现人机交互帮助人工对设备进行控制，外壳上还设置有选择开关用于控制显示屏上的三种控制模式，分别为本地控制、plc控制系统控制以及上位机控制三种；还设置有操作按钮主要用来执行电源输出的启闭以及电源的控制，分别包括供电按钮、操作按
钮以及选择开关三个，最后还包括状态指示灯用作于提示不同的工作状态，即电源的充电电压及电流显示、系统过电流保护和过电压保护的提示；整个设备被外壳套住，从而在内部进行运行电路时产生大量的热需要外排，不然将影响其工作的效率，进而在背板处设置风机，并通过将内的风直接通过风机散热口排放到外界进行散热。
47.其中关于液晶触摸屏的操作部分：触摸屏工作流程包括：准备、开机、欢迎画面、进入试验主页面、设置试验参数、接测试品并确认连接正确、按start开建试验、试验结束、关机；
48.其中设置试验参数界面，请参阅图4：点击频率设定按钮可以设置频率范围(500hz-500khz)内任意频率，单位khz，试验过程中，禁止直接改变频率值；频率增大按钮：试验过程中，可以通过该按钮，缓慢增大输出频率值，点1次增加10hz，连续按着，每次增加50hz；频率减小按钮：试验过程中，可以通过该按钮，缓慢减小输出频率值，点1次减小10hz，连续按着，每次减小50hz；点击电流设定可以设置电流范围内任意输出时电流最大值，试验过程中，禁止直接改变电流值；电流增大按钮：试验过程中，可以通过该按钮，缓慢增大输出电流值，点1次增加0.1a，连续按着，每次增加1a；电流减小按钮：试验过程中，可以通过该按钮，缓慢减小输出电流值，点1次减小0.1a，连续按着，每次减小1a；电压max：实时显示电源内部的直流电压值；电流max：实现显示输出端口的交流电流最大值。
49.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种程控可调高频恒流测试电源，其特征在于：包括单片机、dds(直接数字合成)芯片、前级放大器、功率放大器、峰值电流采集板、正负电源以及电流传感器，用于对50hz-500khz频率范围内正弦电流波形的输出，其中：所述单片机用于与触摸屏和编码器相连接，用于设定需要输出的频率范围及输出幅值和执行测试；所述dds芯片用于接收所述单片机的频率参数，并输出da信号给所述前级放大器；所述前级放大器接收所述单片机的增益系数以及所述dds芯片的da信号，运用可编程增益运放或者可调增益的运放电路对信号进行放大；所述功率放大器接收所述前级放大器的信号，并对其进行对应的放大；所述峰值电流采集板用于修正输出幅值的反馈信号，同时有过流保护功能；所述正负电源用于提供输出的电压；所述电流传感器，检测正负电源的输出电流值，并反馈至所述单片机，用于过流保护。2.如权利要求1所述的一种程控可调高频恒流测试电源，其特征在于：其中所述峰值电流采集板分别连接正负电源中的正电源输出端、正负电源中负电源的输出端以及功率放大器的输出端，用于将检测的信号发送给单片机。3.如权利要求1所述的一种程控可调高频恒流测试电源，其特征在于：所述单片机可外接上位机电脑用于对其进行编程形成系统，系统主要包括负载控制功能、可由用户自由设定功能、保存实验参数功能以及自动记忆当前实验的各种状态和设置的功能，同时还具有控制、测量、保护、连锁、报警、提示各种功能。4.如权利要求3所述的一种程控可调高频恒流测试电源，其特征在于：其中：在系统可设定发生器充电电流的极限保护值，当充电电流达到设定值时，系统将自动分闸，并给出“充电过流”的故障信息提示；系统将自动充电电压设定值的105％作为极限保护值，当充电电压达到该极限值时，系统将自动分闸，并给出“充电电压过大”的故障信息提示。5.如权利要求1所述的一种程控可调高频恒流测试电源，其特征在于：其中所述dds芯片输出最大的模拟信号为750mvpp，所述前级放大器最大放大倍数为4倍，最大电压输出为3v，所述前级放大器输出信号一分为二转给两个所述功率放大器分别进行处理。6.如权利要求1所述的一种程控可调高频恒流测试电源，其特征在于：整个电路采用两路或多路并联输出，其中所述正负电源，选择50v可调电压的电源，单个电源1000w，最大电流20a。7.如权利要求1所述的一种程控可调高频恒流测试电源，其特征在于：硬件部分还包括外侧设置用于保护的外壳，所述外壳的背板上设置有风机进行散热，其中：上述外壳的前面板上设置触摸屏、操作按钮、选择开关、状态指示灯；上述外壳的后面板上设置电源接口、接地柱、485串口、风机散热口。

技术总结
本发明适用于测试电源技术领域，提供了一种程控可调高频恒流测试电源，包括单片机、DDS(直接数字合成)芯片、前级放大器、功率放大器、峰值电流采集板、正负电源以及电流传感器，用于对50HZ-500kHZ频率范围内正弦电流波形的输出；采用单片机控制技术，可实现从50HZ-500kHZ频率范围内输出正弦电流波形，用于配合需要验证产品对各种频率的响应或者敏感度测试，同时单片机的控制，使系统实现超小型化及高可靠性能的智能自动控制和测量；并很方便与计算机连接，实现远程计算机智能自动控制、测量和管理(如波形的保存、报告的生成等)，还采用液晶触摸屏，可灵活编程并进行控制软件升级，界面具有画面提示功能，可实现人机对话，操作方便，不易出错。易出错。易出错。


技术研发人员：赵涛宁 张响
受保护的技术使用者：苏州峰极电磁科技有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/3/8