高精度在线动态连续可调输出电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及可调输出电源领域，具体的说是一种高精度在线动态连续可调输 出电源。
【背景技术】
[0002] 常规的电源芯片以及电源模块都为固定输出，或者通过外接电阻一次性可调输 出。但是在某些环境下，常常需要输出电源在线可变。
[0003] 常规电源芯片的输出为开环模式，若遇到后端电子负载变化的情况下，有可能达 不到预期的高精度电源输出效果。
[0004] 当前很多电子学板卡，都需要不同的电压输出；按照传统方法需要设计不同的电 源芯片，并且配置不同的外围芯片，这样需要较长的设计选型时间，以及采购、焊接时间，不 利于提供电子学设计的可靠性。本实用新型使用相同的配置电路，即可实现不同的电压输 出，可加快电子学方案设计，减少元器件采购时间，并且有利于成本、质量的合理控制。 【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供高精 度在线动态连续可调输出电源。
[0006] 本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是:一种高精度在线动态连续可调 输出电源，
[0007] 微处理器，连接模拟采集芯片和数字电位计，用于接收来自模拟采集芯片采集到 的电压值，通过自身SPI接口配置数字电位计；
[0008] 数字电位计，输出端连接运算放大器和电源芯片，用于在微处理器的配置下，改变 电源芯片的电压调整管脚的电阻值；
[0009] 运算放大器，输出端连接模拟采集芯片和电源芯片，用于采集电源芯片的电压设 置管脚电阻值所对应的电压值；
[0010]模拟采集芯片，用于实时采集数字电位计的输出电阻转换出的电压值，并通过spi 接口将采集到的电压值实时传递至微处理器芯片；
[0011]电源芯片，通过调整电压设置管脚的电阻值，使其输出端输出所需输出电源。
[0012] 所述微处理器采用意法公司STM32F103系列芯片产品。
[0013]所述模拟采集芯片采用ADI公司具有4路模拟采集通道的AD7192模数转换芯片。 [0014]所述数字电位计为非易失性数字电位计，采用ADI公司AD5235B。
[0015] 所述电源芯片采用支持LINEAR公司的4.5V至36V输入范围以及1.2V至18V输出范 围的 LTM8029。
[0016] 还包括晶振单元，连接微处理器，用于为微处理器提供系统时钟。
[0017] 所述晶振单元采用EPSON公司8MHz晶体振荡器。
[0018]所述运算放大器采用TI公司的高精度、低噪声运算放大器0PA2277。
[0019] 本实用新型具有以下优点及有益效果：
[0020] 1.本实用新型使用相同的配置电路，即可实现不同的电压输出，可加快电子学方 案设计，减少元器件采购时间，并且有利于成本、质量的合理控制。
[0021] 2.电源输出可在线、动态、连续调整，并且可以实时控制电源输出精度；
[0022] 3.可以加快设计选型进程，提高原始方法使用多种不同电源芯片造成的采购、焊 接质量以及可靠性问题。
【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型的整体结构框图；
[0024]图2为本实用新型的电路原理图；
[0025]图3为数字电位计AD5235的内部结构图；
[0026]图4为数字电位计AD5235的电阻输出框图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
[0028]如图1所示，本实用新型包括微处理器、模拟采集芯片、数字电位计、运算放大器、 电源芯片等。
[0029]如图2所示，本实用新型实施例包括：电源芯片U1、微处理器U2、数字电位计U3、模 数转换芯片U4、运算放大器U5、晶体振荡器Y1、电容Cl、C2、C3、C4、C5、C6。
[0030] 微处理器U2芯片采用意法公司STM32F103系列产品；模数转换芯片U4采用ADI公司 AD7192模数转换芯片，其具有4路模拟采集通道，24bit采样精度，4.8ksps采样率;数字电位 计U3采用ADI公司AD5235B，其为非易失性数字电位计，可一次配置不论是否掉电永久保存 配置信息，其具有1024步可调范围；电源芯片U1采用LINEAR公司LTM8029，其支持4.5V至36V 输入范围以及1.2V至18V输出范围，并可实现600mA的电流输出能力；系统时钟为晶体振荡 器Y1，采用EPSON公司8MHz晶体振荡器。运算放大器U5采用TI公司，高精度、低噪声运算放大 器0PA2277,其偏移电压10uV、静态电流800uA、开环增益130dB。
[0031] 微处理器U2通过自身SPI接口配置数字电位计U3，使电源芯片U1的RT、FB引脚接地 电阻在芯片手册约定的合理范围内；依据电源芯片LTM8029芯片手册，配置电压输出所需要 的电阻值。使用运算放大器0PA2277,调整RT、FB引脚的电压范围，使其满足模数转换芯片 AD7192模拟量输入阈值。模数转换芯片AD7192实时采集经过调理后的LTM8029芯片RT、FB引 脚电压，此电压值即对应电源芯片LTM8029的RT、FB引脚的对地电阻;模数转换芯片AD7192 通过SPI接口，将采集到的电压值实时传递至微处理器U2。
[0032]微处理器解算当前电阻值的具体步骤为：
[0033] (1)首先依据表1查询出电源芯片U1拟输出电压值所对应的电阻值；
[0034] 表1 LTM8029电压输出与配置电路关系 [0035]
[0036] (2)如图3所示，使用微处理器SMT32F103芯片依据公式（1)通过SPI接口配置数字 电位计，实现电源芯片所需电阻值的输出；
[0038] 其中，Rwb为最终输出电阻值;D为百分比值;Rab为整体电阻值;Rw为芯片常态电阻 值。
[0039] (3)电源调整引脚的电压，经过运算放大器后接入AD7192芯片，依据公式（2)计算 出当前AD7192输入的电压值；
[0041]其中，AIN为模拟量采集芯片AD7192的模拟量采集电压值;Code为模拟量采集芯片 AD7192模数转换后的数据值;VREF为模拟量采集芯片AD7192的参考电压值;Gain为模拟量 采集芯片AD7192的内部可设的增益值;N为模拟量采集芯片AD7192的数据采集分辨率。
[0042] (4)将运算放大器的比例系数折算后，即可得出当前电源调整引脚的电压值，此路 监测主要实现，电源调整引脚电压在电源芯片手册允许范围内；
[0043] (5)如图4所示，将电源输出电压值引入运算放大器电路AD7192芯片，依据公式(2) 计算出当前AD7192输入的电压值，将运算放大器的比例系数折算后即可计算出当前电源输 出电压值，在于原定目标电压值进行闭环控制后，通过调节数字电位计的电阻值，即可实现 高精度在线动态连续可调输出电源。
【主权项】
1. 一种高精度在线动态连续可调输出电源，其特征在于，包括： 微处理器，连接模拟采集芯片和数字电位计，用于接收来自模拟采集芯片采集到的电 压值，通过自身SPI接口配置数字电位计； 数字电位计，输出端连接运算放大器和电源芯片，用于在微处理器的配置下，改变电源 芯片的电压调整管脚的电阻值； 运算放大器，输出端连接模拟采集芯片和电源芯片，用于采集电源芯片的电压设置管 脚电阻值所对应的电压值； 模拟采集芯片，用于实时采集数字电位计的输出电阻转换出的电压值，并通过SPI接口 将采集到的电压值实时传递至微处理器芯片； 电源芯片，通过调整电压设置管脚的电阻值，使其输出端输出所需输出电源。2. 根据权利要求1所述的高精度在线动态连续可调输出电源，其特征在于，所述微处理 器采用意法公司STM32F103系列芯片产品。3. 根据权利要求1所述的高精度在线动态连续可调输出电源，其特征在于，所述模拟采 集芯片采用ADI公司具有4路模拟采集通道的AD7192模数转换芯片。4. 根据权利要求1所述的高精度在线动态连续可调输出电源，其特征在于，所述数字电 位计为非易失性数字电位计，采用ADI公司AD5235B。5. 根据权利要求1所述的高精度在线动态连续可调输出电源，其特征在于，所述电源芯 片采用支持LINEAR公司的4.5V至36V输入范围以及1.2V至18V输出范围的LTM8029。6. 根据权利要求1所述的高精度在线动态连续可调输出电源，其特征在于，还包括晶振 单元，连接微处理器，用于为微处理器提供系统时钟。7. 根据权利要求6所述的高精度在线动态连续可调输出电源，其特征在于，所述晶振单 元采用EPSON公司8MHz晶体振荡器。8. 根据权利要求1所述的高精度在线动态连续可调输出电源，其特征在于，所述运算 放大器采用TI公司的高精度、低噪声运算放大器0PA2277。
【专利摘要】本实用新型涉及高精度在线动态连续可调输出电源。包括：微处理器，连接模拟采集芯片和数字电位计，用于接收来自模拟采集芯片采集到的电压值，解算出电源芯片的当前电压设置管脚电阻值，通过自身SPI接口配置数字电位计；数字电位计，输出端连接运算放大器和电源芯片，用于在微处理器的配置下，改变电源芯片的电压调整管脚的电阻值；运算放大器，输出端连接模拟采集芯片，用于采集电源芯片的电压设置管脚电阻值所对应的电压值，实现电阻设置的实时监测；模拟采集芯片，用于实时采集数字电位计的输出电阻转换出的电压值，并通过SPI接口将采集到的电压值实时传递至微处理器芯片，实现全闭环控制；电源芯片，通过调整电压设置管脚的电阻值，使其输出端输出所需输出电源。
【IPC分类】G05F1/46
【公开号】CN205229873
【申请号】CN201521068222
【发明人】刘晓源, 杨帆, 曹云侠, 罗勇
【申请人】中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月18日