充电式便携数控实验电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控实验电源领域，特别是涉及充电式便携数控实验电源。
【背景技术】
[0002]稳压电源是调试电路时必不可少的仪器。目前，实验室常用台式的线性可调稳压电源，输出功率可达数百瓦，且性能优良。但此类台式电源的最大问题是体积很大，放置占用空间；重量也很大，不便于移动；价格高，增加了消费者的使用成本。在空间有限或需要频繁移动使用的情况下使用很不方便。
[0003]为此，本发明完成了一种充电式便携数控实验电源。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有的实验数控电源体积大，重量大，价格高而造成的使用不便，为此本发明完成了一种充电式便携数控实验电源。电源尺寸仅为信用卡大小，重量和手机相当，输出电压1.5V-24V可调，输出限流1mA-1A可调，最大输出功率可达51
[0005]本发明可以通过以下技术方案来实现:
[0006]设备包括外壳体、电源开关、UART接口、充电接口、输出开关键、电压电流设置选择键、输出电压值和输出限流值调节旋钮、输出端口、接地端口。三块电路板固定在外壳体内。以上设备各部分均固定安装在电路板上。特征在于，外壳体为一规则长方体；外壳体的前版面是LCD显示屏；外壳体的左版面设有电源开关、输出端口、接地端口、充电接口 ；外壳体的右版面设有URAT接口 ；外壳体的上版面设有输出开关键、电压电流设置选择键、输出电压值和输出限流值调节旋钮。
[0007]一种数控电源，包括三大部分，分别是:IXD显示部分、电池管理部分以及电源和控制部分。其中IXD显示部分由TFT IXD和IXD背光驱动电路组成。电池管理部分由电池、充电管理电路和电源路径管理电路组成。电源和控制部分由五个单元组成，分别包括输入单元，升压单元，滤波单元，降压单元和控制单元。
[0008]本发明采用单节锂电池供电，以MCU为控制核心，可通过电压电流设置选择键选择对输出电压或输限电流进行设置，通过输出电压值和输出限流值调节旋钮，实现对输出电压和输出限流的设置。本发明将单节锂电池输出经电池管理部分与电源和控制部分，使得输出达到所设置的电压和限流值。其中经过的各单元模块分别为:充电管理电路模块、电源路径管理电路模块、控制单元、输入单元、升压单元、滤波单元和降压单元。其中控制单元与输入单元和LCD显示部分相连，使得LCD显示界面显示:开启输出(Enable)指示、过流保护(OCP)指示、电池剩余电量百分比、实际输出电压值、实际输出电流值、设置输出电压值、设置输出限流值、锂电池输出电压值、锂电池输出电流值、升压电路输出电压值。本电源还有过流保护功能，当负载电流超过设定的电流时，蜂鸣器报警提示。
[0009]下面对各部分模块单元进行具体说明。
[0010]IXD显示部分17包括TFT IXD和IXD背光驱动电路。
[0011]电池管理部分18包括电池、充电管理电路和电源路径管理电路。
[0012]基本电路包括输入单元12、升压单元13、滤波单元14、降压单元15、控制单元16、LCD显示部分17 ；
[0013]输入单元12包括总电源开关电路，输入电流检测电路，输入电压检测电路。
[0014]升压单元13包括DC-DC升压电路，升压输出电压设置电路，升压输出电压检测电路。
[0015]滤波单元14包括LC滤波电路。
[0016]降压单元15包括LDO降压电路，LDO输出电压设置，LDO输出限流设置，LDO输出电流检测，LDO输出电压检测。
[0017]控制单元16包括输入掉电保护电路，STM32F103VCT6主控电路，按键、开关、编码器、蜂鸣器和IXD接口。
[0018]该充电式便携数控实验电源外部结构包括:IXD显示屏1、电源开关2、输出端口 3、接地端口 4、电池充电接口 5、UART接口 6、输出开关键7、电压电流设置选择键8、输出电压值和输出限流值调节旋钮9、散热口 10、外壳体11。
[0019]输入单元12和控制单元16相连，从而显示电池输出电压和电流值。输入单元12的输出和升压单兀13的输入相连。升压单兀13和控制单兀16相连，从而控制升压输出电压值和显示升压输出电压值。升压单元13的输出和滤波单元14的输入相连。滤波单元14的输出和降压单元15的输入相连。降压单元15和控制单元16相连，从而控制降压输出电压和限流值并显示其降压输出电压和电流值。降压单元16的输出为本电源的最终输出。IXD显示部分17和控制单元16相连，从而显示各项的值。电源管理部分18和电池相连，从而实现本发明电源的可充电功能。
[0020]控制单元16中控制芯片STM32F103VCT6与IXD显示屏I相连，控制IXD显示。
[0021]电源开关2与输入单元12中电阻Rl和MOS管Q2相连构成总电源开关电路。
[0022]输出端口 3与降压单元15的输出相连。
[0023]接地端口 4与系统地GND相连。
[0024]外部5V直流电源通过USB接口 5输入，电阻R7、R8、R9、R10，二极管D2、D3和MOS管Q2、Q3构成输入过压保护电路。经过过压保护的电源一路连接到IC1LTC4001锂电池充电管理芯片对锂电池进行充电，一路连接到由电阻R5、R6，二极管Dl和MOS管Ql构成的电源路径管理电路为输入单元电路供电。
[0025]UART接口 6与控制单元中控制芯片STM32F103VCT6相连，用于与外部进行通信。
[0026]输出开关键7与控制单元中控制芯片STM32F103VCT6相连，从而控制输出的开启与关断。
[0027]电压电流设置选择键8与控制单元中控制芯片STM32F103VCT6相连，从而控制选择进行电压或电流设置。
[0028]输出电压值和输出限流值调节旋钮9是旋转编码器，从而用于调节所设置的电压值或限流值。旋转编码器与控制单元中控制芯片STM32F103VCT6相连。
[0029]散热口 10置于电路板周围，从而以给整个电源系统散热。
[0030]IXD显示屏1、电源开关2、输出端口 3、接地端口 4、电池充电接口 5、UART接口 6、输出开关键7、电压电流设置选择键8、输出电压值和输出限流值调节旋钮9、散热口 10均设置在外壳体11上，从而固定整个系统。
[0031 ] 与现有技术相比本发明可以获得以下有益效果。
[0032]本发明可以为与目前各类电源相比，可充电并且利用内置电源供电，无需外接电源。本发明能够实现数字控制输出，可通过液晶屏显示开启输出(Enable)指示、过流保护(OCP)指示、电池剩余电量百分比、实际输出电压值、实际输出电流值、设置输出电压值、设置输出限流值、锂电池输出电压值、锂电池输出电流值、升压电路输出电压值。本电源还有过流保护功能，当负载电流超过设定的电流时，蜂鸣器报警提示。可广泛作为学生电源，科学实验电源使用。本发明更具有体积小，重量轻，方便携带的特点。
【附图说明】
[0033]图1为本发明的结构示意图；
[0034]图2为本发明各部分基本电路连接图；
[0035]图3为本发明的流程图；
[0036]图4为本发明的电池管理部分电路原理图；
[0037]图5为本发明的输入单元电路原理图；
[0038]图6为本发明的升压单元电路原理图；
[0039]图7为本发明的滤波单元电路原理图；
[0040]图8为本发明的降压单元电路原理图；
[0041]图9为本发明的控制单元电路原理图；
[0042]图10为本发明的IXD显示部分电路原理图；
[0043]图中为IXD显示屏，2为电源开关，3为输出端口，4为接地端口，5为电池充电接口，6为UART接口，7为输出开关键，8为电压电流设置选择键，9为输出电压值和输出限流值调节旋钮，10为散热口，11为外壳体，12为输入单元，13为升压单元，14为滤波单元，15为降压单元，16为控制单元，17为IXD显示部分，18为电池管理部分。
【具体实施方式】
[0044]以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0045]如图1所示，该充电式便携数控实验电源外部结构包括:LCD显示屏1、电源开关
2、输出端口 3、接地端口 4、电池充电接口 5、UART接口 6、输出开关键7、电压电流设置选择键8、输出电压值和输出限流值调节旋钮9、散热口 10、外壳体11。
[0046]图2为本发明各部分基本电路连接关系图。基本电路包括输入单兀12、升压单兀13、滤波单元14、降压单元15、控制单元16、IXD显示部分17 ;输入单元12和控制单元16相连，从而显示电池输出电压和电流值。输入单元12的输出和升压单元13的输入相连。升压单元13和控制单元16相连，从而控制升压输出电压值和显示升压输出电压值。升压单元13的输出和滤波单元14的输入相连。滤波单元14的输出和降压单元15的输入相连。降压单元15和控制单元16相连，从而控制降压输出电压和限流值并显示其降压输出电压和电流值。降压单元16的输出为本电源的最终输出。IXD显示部分17和控制单元16相连，从而显示各项的值。电源管理部分18和电池相连，从而实现本发明电源的可充电功能。
[0047]控制单元16中控制芯片STM32F103VCT6与LCD显示屏I相连，控制LCD显示。
[0048]电源开关2与输入单元12中电阻Rl和MOS管Q2相连构成总电源开关电路。
[0049]输出端口 3与降压单元15的输出相连。
[0050]接地端口 4与系统地GND相连。
[0051]外部5V直流电源通过USB接口 5输入，电阻R7、R8、R9、R10，二极管D2、D3和MOS管Q2、Q3构成输入过压保护电路。经过过压保护的电源一路连接到IC1LTC4001锂电池充电管理芯片对锂电池进行充电，一路连接到由电阻R5、R6，二极管Dl和MOS管Ql构成的电源路径管理电路为输入单元电路供电。
[0052]UART接口 6与控制单元中控制芯片STM32F103VCT6相连，用于与外部进行通信。
[0053]输出开关键7与控制单元中控制芯片STM32F103VCT6相连，从而控制输出的开启与关断。
[0054]电压电流设置选择键8与控制单元中控制芯片STM32F103VCT6相连，从而控制选择进行电压或电流设置。
[0055]输出电压值和输出限流值调节旋钮9是旋转编码器，从而用于调节所设置的电压值或限流值。旋转编码器与控制单元中控制芯片STM32F103VCT6相连。