[0056]散热口 10置于电路板周围，从而以给整个电源系统散热。
[0057]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。
[0058]图3为本发明的流程图。本发明电源工作时，首先设定输出电压和输出限流。本发明电源由可充电电池供电。通过USB接口给电池充电。电池接总电源开关作为电源输入，电源输入接输入掉电保护电路，同时电源输入接电源输入电压检测电路和电源输入电流检测电路，通过控制单元控制LCD显示电路进行显示。掉电保护电路的输出与控制单元相连。接着通过控制单元根据升压输出电压设置值控制升压单元并控制LCD显示电路显示升压输出电压检测值。升压输出经LC滤波电路连接到LDO降压电路。再接着通过控制单元根据LDO输出电压设置值和LDO输出限流设置值控制降压单元并控制LCD显示电路显示LDO输出电压设置值、LDO输出限流设置值。最后，通过控制单元，LDO降压电路输出经电压检测电路和输出电流检测电路由LCD显示电路显示。
[0059]图4为本发明的电池管理部分电路原理图。外部5V直流电源通过USB接口输入，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。
[0060]图5为本发明的输入单元电路原理图。电阻R1、M0S管Q2和开关SWl构成总电源开关电路。电阻R2、R3对输入电压进行分压，并通过由IC2A运放构成的电压跟随器连接到控制单元的ADC输入引脚，以实现输入电压检测。电阻R4、R5、R6、R7，电流监控芯片ICl和运放IC2B构成输入电流检测电路。输入单元的输出连接到升压电路部分。
[0061]图6为本发明的升压单元电路原理图。利用由Boost型升压芯片ICll构成的升压转换器将锂电池3.3V-4.2V范围的电压升压到4.5V-24.5V范围，升压输出电压值由V_MID_SET结点的电压值设置。升压单元的输出连接到滤波单元。
[0062]图7为本发明的滤波单元电路原理图。电感L31和电容C31、C32构成LC无源低通滤波电路，用以降低升压输出的纹波和噪声。滤波单元的输出接到降压单元。
[0063]图8为本发明的降压单元电路原理图；线性稳压控制器IC41和MOS管Q4构成LDO降压稳压电路，进一步降低输出电源的纹波和噪声。输出电压值由V_0UT_SET结点的电压值设置。电流检测芯片IC42和运放IC44、IC45构成限流电路，限流值由IC44A同相输入端的电压值设置。降压单元的输出为最终的输出Vout。
[0064]图9为本发明的控制单元电路原理图；主控制器为ARM Cortex_M3核心的32位MCU IC63。通过主控单元及各个部分的电路实现输出电压和限流的设置，蜂鸣器报警，输入电压和电流的检测、实际输出电压和输出电流的检测、开启输出(Enable)指示、过流保护(OCP)指示的显示功能。
[0065]图10为本发明的IXD显示部分电路原理图；由同步降压转换器ICl和LDO稳压器IC2构成的电路分别为LCD显示屏的背光和逻辑电路供电。接插件Pl接口含有电源、控制和数据针脚，连接到控制单元，以实现LCD显示。
【主权项】
1.一种充电式便携数控实验电源，其特征在于:该电源包括三大部分，分别是LCD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； IXD显示部分(17)包括TFT IXD和IXD背光驱动电路； 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； 电源和控制部分，其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)； 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； 升压单兀(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； 滤波单元(14)包括LC滤波电路； 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； 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 ； 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)； 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；LCD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； 控制单元(16)中控制芯片STM32F103VCT6与LCD显示屏(I)相连，控制LCD显示； 电源开关⑵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； 输出端口(3)与降压单元(15)的输出相连； 接地端口⑷与系统地GND相连； 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； 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；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； 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； 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； 散热口(10)置于电路板周围，从而以给整个电源系统散热； IXD显示屏(I)、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。
2.根据权利要求1所述的一种充电式便携数控实验电源，其特征在于:所述电池管理部分(18)，外部5V直流电源通过USB接口输入，电阻R7、R8、R9、RlO，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。
3.根据权利要求1所述的一种充电式便携数控实验电源，其特征在于:输入单元(12)，电阻R1、M0S管Q2和开关SWl构成总电源开关电路；电阻R2、R3对输入电压进行分压，并通过由IC2A运放构成的电压跟随器连接到控制单元的ADC输入引脚，以实现输入电压检测；电阻R4、R5、R6、R7，电流监控芯片ICl和运放IC2B构成输入电流检测电路；输入单元(12)的输出连接到升压电路部分。
4.根据权利要求1所述的一种充电式便携数控实验电源，其特征在于:升压单元(13)和滤波单元(14)，利用由Boost型升压芯片ICll构成的升压转换器将锂电池3.3V-4.2V范围的电压升压到4.5V-24.5V范围，升压输出电压值由V_MID_SET结点的电压值设置；升压单元的输出连接到滤波单元(14)。
5.根据权利要求1所述的一种充电式便携数控实验电源，其特征在于:所述降压单元(15)，线性稳压控制器IC41和MOS管Q4构成LDO降压稳压电路，进一步降低输出电源的纹波和噪声；输出电压值由V_0UT_SET结点的电压值设置；电流检测芯片IC42和运放IC44、IC45构成限流电路，限流值由IC44A同相输入端的电压值设置；降压单元的输出为最终的输出Vout。
6.根据权利要求1所述的一种充电式便携数控实验电源，其特征在于:控制单元(16)，主控制器为ARM Cortex-M3核心的32位MCU IC63 ;通过主控单元及各个部分的电路实现输出电压和限流的设置，蜂鸣器报警，输入电压和电流的检测、实际输出电压和输出电流的检测、开启输出指示、过流保护指示的显示功能。
7.根据权利要求1所述的一种充电式便携数控实验电源，其特征在于:所述LCD显示部分(17)由同步降压转换器ICl和LDO稳压器IC2构成的电路分别为LCD显示屏的背光和逻辑电路供电；接插件Pl接口含有电源、控制和数据针脚，连接到控制单元，以实现LCD显不O
【专利摘要】充电式便携数控实验电源，该电源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出限流进行设置，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显示界面显示各设置值和检测值。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。
【IPC分类】G05F1-56
【公开号】CN104635828
【申请号】CN201410818620
【发明人】侯立刚, 刘晨, 付婧妍, 耿淑琴, 汪金辉, 彭晓宏
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月24日