专利名称：一种检测仪表输出极性程控转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子检测技术领域，涉及一种检测仪表输出极性程控转换器，主 要用于LED芯片和器件的光电特性检测。
背景技术：
各种电参数检测仪表多数具有电流方向自动识别电路，识别结果通过显示界面告 知操作者，但较少具有输出电极自动换向功能，既使具有类似功能，也多采用各类继电器实 现。对大批量生产的LED芯片及器件制造企业而言，若每颗LED芯片或器件的正、反向电特 性均需检测，其在线的光/电参数检测仪表每完成一次检测，输出极性至少变换一次，继电 器的开关寿命难以满足要求，因而目前很多企业仅采用实验室抽检或正向特性全检、反向 特性抽检的方式进行测试。
发明内容本实用新型的目的就是提供一种检测仪表输出极性程控转换器。 本实用新型包括顺序互连的电源模块、程控极性转换模块和输出电极。 程控极性转换模块包括微处理器、D/A转换子模块、H桥开关子模块、A/D转换子模
块和串口通讯子模块。D/A转换子模块、H桥开关子模块、A/D转换子模块和串口通讯子模
块分别与微处理器连接，D/A转换子模块通过H桥开关子模块与A/D转换子模块连接。 D/A转换子模块包括D/A转换芯片、信号放大电路和功率放大电路；A/D转换子模
块包括A/D转换芯片和程控放大电路；串口通讯子模块由两片RS232芯片组成，形成两个串
口信号通道。 H桥开关子模块由4个N型场效应管、一个采样电阻和输出电极接头组成，采样电
阻两端与A/D转换子模块的程控放大电路相连，输出电极接头分别连接输出电极。 本实用新型的工作原理接通工作电源，电源模块为程控极性转换模块的各子模
块供电。程控极性转换模块中的微处理器完成硬件初始化工作，设置极性判断电压，发出桥
路开启命令。极性判断电压经D/A转换子模块输出到H桥开关子模块，H桥开关子模块根据
微处理器发出的桥路开启命令，打开相应桥路使极性判断电压加载到输出电极，此时流经
采样电阻的电流由A/D转换子模块采样、放大并传送到微处理器，微处理器根据电流大小
判断输出极性是否符合要求，若不符合要求则变更桥路开启命令，重复上述工作过程，实现
输出电极极性的程控转换。串口通讯子模块具有两个串口通道， 一个实现和PC机互连，另
一个实现和人机界面互连，当极性判断电压需要手动设置或在线修改时，既可以通过PC机
也可以通过人机界面实现。 本实用新型利用场效应管响应速度快、稳定性好、功耗小、噪声低、寿命长的特点， 采用由场效应管组成的H桥开关电路进行输出极性变换，实现了一种具有速度快、寿命长 的可程控输出极性转换器，而且结构简单、工作可靠、制造成本低。
图1为本发明原理结构示意图； 图2为图1中程控极性转换模块原理结构示意图； 图3为图2中H桥开关子模块原理结构示意图。
具体实施方式如图1所示，检测仪表输出极性程控转换器包括顺序互连的电源模块1、程控极性 转换模块2和输出电极3。 如图2所示，程控极性转换模块2包括微处理器2-1、 D/A转换子模块2_2、 H桥开 关子模块2-3、 A/D转换子模块2-4和串口通讯子模块2-5。 D/A转换子模块2-2、 H桥开关 子模块2-3、 A/D转换子模块2-4和串口通讯子模块2-5分别与微处理器2_1连接，D/A转 换子模块2-2通过H桥开关子模块2-3与A/D转换子模块2_4连接。 如图3所示，H桥开关子模块2-3由4个N型场效应管Ql Q4、一个采样电阻Rs 和输出电极接头a、b组成，采样电阻Rs两端与A/D转换子模块2-4的程控放大器PGA204BP 相连，输出电极接头a、 b连接输出电极3。 电源模块通过LM338提供+24V、通过MC7815T提供+15V、通过LM7915CT提供-15V、 通过LM338提供+5乂、通过MC7905T提供-5V、通过SPX1117M-3. 3提供+3. 3V电源，分别为
程控极性转换模块的各子模块供电。 程控极性转换模块中的微处理器2-1采用raiLIP公司的LPC2214芯片，工作电压 是+3. 3V，工作主频为11.0592MHz。 微处理器输出D/A转换芯片的片选、时钟和数据信息经74HC14两级反向驱动后， 与D/A转换子模块2-1中的D/A转换芯片相连；相关控制信号与图3所示的H桥开关子模 块2-3中的4个N型场效应管Ql、 Q2和Q3、 Q4的控制端CTR1、 CTR2、 CTR3和CTR4分别相 连，控制桥路的开启；微处理器输出A/D转换相关控制信号经PLD芯片ATF16V8B15PI组合 后，与A/D转换子模块2-4中的A/D转换芯片LTC1606AIG相连，形成A/D转换所需的读/ 转换控制信号和片选信号，并经数据缓冲器SN74LVC4245DW与A/D转换芯片LTC1606AIG的 数据端相连，接收转换结果，PLD芯片ATF16V8B15PI和数据缓冲器SN74LVC4245DW的工作 电压均为+5V ;微处理器通过双通道光偶HCPL2630产生两组串口信号，分别与串口通讯子 模±央2-5的两个RS232串口芯片SP3232EEY互连，光偶HCPL2630和串口芯片SP3232EEY的 工作电压均为+5V。 D/A转换子模块2-2由D/A转换芯片MAX541AEPA、信号放大电路和功率放大电路 组成。信号放大电路包括一级跟随级、两级信号放大、一级功率放大，D/A转换子模块2-2 的输出电压传送到H桥开关子模块2-3，作为H桥路的工作电压V+。其中，D/A转换芯片 MAX541AEPA的工作电压为+5￥，运算放大器0P-77E、 0P-27E和0P-37E的工作电压为+24V 和-5V，功放级的工作电压为+24V。 A/D转换子模块2-4由A/D转换芯片LTC1606AIG和程控放大电路组成。程控放大 器PGA204BP的输出经运算放大器0P-77E放大后，与A/D转换芯片相连，A/D转换芯片经数 据缓冲器SN74LVC4245DW与微处理器2_1相连。其中，A/D转换芯片LTC1606AIG的工作电 压为+5V，程控放大器PGA204BP工作电压为+15V和-15V,运算放大器0P-77E此处的工作
4电压也为+15V和-15V。 该检测仪表输出极性程控转换器实施过程如下。 接通工作电源后，微处理器2-1完成硬件初始化工作，设置极性判断电压，发出桥 路开启命令首先，微处理器输出的D/A转换芯片的片选、时钟和数据信息经74HC14两级反 向驱动后，输出到D/A转换子模块2-1中的D/A转换芯片MAX541AEPA，产生D/A转换所需的 片选、时钟和输入数据信号；同时，微处理器2-1控制图3所示的H桥开关子模块2-3中的 4个N型场效应管Ql、 Q2、 Q3和Q4的控制端CTR1、 CTR2、 CTR3和CTR4，使CTR1和CTR4为 高，CTR2和CTR3为低。 D/A转换子模块2-2的D/A转换芯片MAX541AEPA收到微处理器2_1的转换命令和 待转换数据后完成D/A转换，转换结果经一级跟随、两级放大、一级功率放大，输出电压传 送到H桥开关子模块2-3的工作电压V+端，因CTR1和CTR4为高，故Ql和Q4开启，电流方 向为V+ — Ql — b — a — Rs — Q4 — GND，输出极性b+、a-。 H桥开关子模块2-3中的采样电阻Rs两端的电压输出到A/D转换子模块2-4的程 控放大器PGA204BP，程控放大器根据微处理器2-l设置的放大比放大该采样电压，再经运 算放大器0P-77E放大并输出到A/D转换芯片，微处理器2-1经数据缓冲器SN74LVC4245DW， 读取A/D转换芯片的转换结果，即为采样电阻两端的电压，除以采样电阻值后，得到流经输 出电极ab的电流，该电流绝对值和设定阈值比较，如果小于设定阈值，则说明输出电极极 性不是期望极性，因此改变图3所示的H桥开关子模块2-3的开关方向，即使4个N型场效 应管Q1、Q2、Q3和Q4的控制端CTR1和CTR4为低，CTR2和CTR3为高，因CTR2和CTR3为高， 故Q2和Q3开启，电流方向为Q2和Q3开启，电流方向为V+ — Q3 — Rs — a — b — Q2 — GND， 输出极性a+、 b-，实现输出极性换向。 另外，由于程控极性转换模块2包含串口通讯子模块，该具有两个串口通道，一个 实现和PC机互连，另一个实现和人机界面互连，因此极性判断电压既可以由程序预置，也 可以实现手动设置或在线修改，即可以通过PC机或人机界面实现设置或修改。
权利要求一种检测仪表输出极性程控转换器，包括顺序互连的电源模块、程控极性转换模块和输出电极，其特征在于所述的程控极性转换模块包括微处理器、D/A转换子模块、H桥开关子模块、A/D转换子模块和串口通讯子模块；D/A转换子模块、H桥开关子模块、A/D转换子模块和串口通讯子模块分别与微处理器连接，D/A转换子模块通过H桥开关子模块与A/D转换子模块连接；所述的D/A转换子模块包括D/A转换芯片、信号放大电路和功率放大电路；所述的A/D转换子模块包括A/D转换芯片和程控放大电路；所述的串口通讯子模块由两片RS232芯片组成，形成两个串口信号通道；所述的H桥开关子模块由4个N型场效应管、一个采样电阻和输出电极接头组成，采样电阻两端与A/D转换子模块的程控放大电路相连，输出电极接头分别连接输出电极。
专利摘要本实用新型涉及一种检测仪表输出极性程控转换器。本实用新型包括顺序互连的电源模块、程控极性转换模块和输出电极。程控极性转换模块中D/A转换子模块、H桥开关子模块、A/D转换子模块和串口通讯子模块分别与微处理器连接，D/A转换子模块通过H桥开关子模块与A/D转换子模块连接。H桥开关子模块由4个N型场效应管、一个采样电阻和输出电极接头组成，采样电阻两端与A/D转换子模块的程控放大电路相连，输出电极接头分别连接输出电极。本实用新型采用由场效应管组成的H桥开关电路进行输出极性变换，实现了一种具有速度快、寿命长的可程控输出极性转换器，而且结构简单、工作可靠、制造成本低。
文档编号G01R31/26GK201514425SQ20092019935
公开日2010年6月23日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者薛凌云, 黄伟 申请人:杭州电子科技大学