一种生成可调制方波交流电的电路的制作方法

本发明涉及电路领域，特别是涉及一种生成可调制方波交流电的电路。

背景技术：

1、数字微流控(dmf)技术在生物、医学、化学等领域具有便携性、高完整性、低成本、高效率等优点，具有广阔的应用前景。

2、dmf的控制基于介质上电润湿(ewod)的原理。当电极上存在液体时，如果对电极施加电位，可以改变电极相应位置的固液界面的润湿性，并且液滴与电极界面之间的接触角也会相应变化。如果液滴区域中的电极之间存在电位差，导致接触角不同，则会产生横向驱动力，使液滴在电极基板上水平移动。如果我们通过控制外围电路向电极阵列输入调制电压信号，则可以在微流控芯片的二维平面上任意控制液滴的分布和运动。因此，用于向电极阵列输入调制电压信号的外围电路是十分重要的。由于数字微流控芯片制造工艺的不同，对用于向电极阵列输出驱动电压的外围电路中的要求有以下几点：①高电压②低功率③交流驱动。但是，目前微流控领域对于液滴驱动的电路设计，存在交流电压失真，驱动控制不稳定等问题。因此，亟需一种电路来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种生成可调制方波交流电的电路，电路设计简单，可以实现稳定可靠的交流高压输出。

2、基于此，本发明提供了一种生成可调制方波交流电的电路，所述电路包括：

3、控制芯片以及与所述控制芯片分别相连的电源模块、升压模块、直流转交流模块；

4、所述电源模块、所述升压模块以及所述直流转交流模块依次相连。

5、其中，所述升压模块包括：升压芯片、第七二极管、第一电感、数字电位器、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容；所述第十四电阻的一端分别与第一电压、第一电感的一端、升压芯片的第三端以及第十四电容的一端相连，另一端与所述第十八电阻的一端相连，所述第十八电阻的另一端接地，所述第一电感的另一端分别连接所述第七二极管的正极以及所述场效应管的漏极，所述场效应管的栅极连接所述升压芯片的第一端，所述场效应管的源极分别与所述升压芯片的第八端以及所述第十六电阻的一端相连，所述第十六电阻的另一端、所述升压芯片的第六端、第七端以及所述第十四电容的另一端均接地，所述升压芯片的第五端与所述第十五电容的一端相连，所述第十五电容的另一端接地，所述二极管的负极分别与所述第十二电容的一端、所述第十三电阻的一端以及所述第十三电容的一端相连。所述第十二电容的另一端接地，所述第十三电阻的另一端分别与所述升压芯片的第三端、所述数字电位器的第五端和第六端相连，所述第十三电容的另一端接地，所述数字电位器的第七端分别与所述第十五电阻的一端以及所述第十七电阻的一端相连，所述第十七电阻的另一端以及所述数字电位器的第四端均接地，所述第十五电阻的另一端输出vsens信号，所述第十四电阻与所述第十八电阻之间还接入v_usb_sens信号。

6、其中，所述升压控制芯片的型号为max1771esa。

7、其中，所述数字电位器的型号为mcp41050。

8、其中，所述第一二极管的负极还输出v_hv信号，所述v_hv信号用于传输至所述直流转交流模块。

9、其中，所述直流转交流模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第一二极管、第二二极管、第一光耦、第二光耦、第三光耦、第四光耦、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容；所述控制芯片输出的脉宽调制信号为ac信号，所述ac信号输入至所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别与所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端以及所述第一反相器的输入端相连，所述第一电阻的另一端连接第二电压，所述第二电阻的另一端接地，所述第一反相器的输出端分别与所述第一二极管的正极、所述第三电阻的一端、所述第二二极管的负极以及所述第四电阻的一端相连，所述第一二极管的负极分别与所述第二反相器的输入端、所述第二电容的一端相连，所述第二电容的一端还与所述第三电阻的一端相连，所述第二电容的另一端接地，所述第二二极管的正极还分别与所述第五反相器的输入端以及所述第三电容的一端相连，所述第三电容的一端还与所述第四电阻的另一端相连，所述第三电容的另一端接地，所述第二反相器的输出端分别与所述第三反相器的输入端、第四反相器的输入端以及所述第六反相器的输入端相连，所述第三反相器的输出端与所述第一光耦的第二端相连，所述第四反相器的输出端与所述第二光耦的第二端相连，所述第五反相器的输出端与所述第三光耦的第二端相连，所述第六反相器的输出端与所述第四光耦的第二端相连，所述第一光耦的第三端与所述第三光耦的第四端相连，所述第三光耦的第四端还分别与所述第四电容的一端以及所述第五电容的一端相连，所述第四电容的另一端以及所述第五电容的另一端均接高压输出地，所述第二光耦的第三端分别连接所述第六电容的一端以及所述第七电容的一端，所述第六电容的另一端、所述第七电容的另一端以及所述第四光耦的第四端均接高压输出地。

10、其中，所述第一反相器、所述第二反相器、所述第三反相器、所述第四反相器、所述第五反相器以及所述第六反相器的型号均为sn74hc14d。

11、其中，所述第一光耦、所述第二光耦、所述第三光耦以及所述第四光耦的型号均为aqy210eha。

12、其中，所述控制芯片的型号为esp32-s3。

13、其中，所述第一光耦的第四端接收来自所述升压模块传输而来的v_hv信号。

14、本发明是一种低成本、易实现、稳定性高的电路。能够良好的完成液滴驱动，运用到的元器件均十分基础易得，巧妙的电路设计解决了升压、直流转交流等技术难题。升压模块输出电压v_hv的范围较大，可以满足后续电路电压要求，直流转交流正弦模块利用成本低廉的反相器及光耦，利用电容电压不会突变的电路原理，在光耦变换开关状态时，实现了输出端口v_hv_c与gnd_c的正负电压对比，将直流电压转换为交流方波电压。

技术特征：

1.一种生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，所述升压模块包括：升压芯片、第七二极管、第一电感、数字电位器、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容；所述第十四电阻的一端分别与第一电压、第一电感的一端、升压芯片的第三端以及第十四电容的一端相连，另一端与所述第十八电阻的一端相连，所述第十八电阻的另一端接地，所述第一电感的另一端分别连接所述第七二极管的正极以及所述场效应管的漏极，所述场效应管的栅极连接所述升压芯片的第一端，所述场效应管的源极分别与所述升压芯片的第八端以及所述第十六电阻的一端相连，所述第十六电阻的另一端、所述升压芯片的第六端、第七端以及所述第十四电容的另一端均接地，所述升压芯片的第五端与所述第十五电容的一端相连，所述第十五电容的另一端接地，所述二极管的负极分别与所述第十二电容的一端、所述第十三电阻的一端以及所述第十三电容的一端相连，

3.如权利要求2所述的生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，所述升压控制芯片的型号为max1771esa。

4.如权利要求2所述的生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，所述数字电位器的型号为mcp41050。

5.如权利要求1所述的生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，所述第一二极管的负极还输出v_hv信号，所述v_hv信号用于传输至所述直流转交流模块。

6.如权利要求1所述的生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，所述直流转交流模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第一二极管、第二二极管、第一光耦、第二光耦、第三光耦、第四光耦、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容；所述控制芯片输出的脉宽调制信号为ac信号，所述ac信号输入至所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别与所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端以及所述第一反相器的输入端相连，所述第一电阻的另一端连接第二电压，所述第二电阻的另一端接地，所述第一反相器的输出端分别与所述第一二极管的正极、所述第三电阻的一端、所述第二二极管的负极以及所述第四电阻的一端相连，所述第一二极管的负极分别与所述第二反相器的输入端、所述第二电容的一端相连，所述第二电容的一端还与所述第三电阻的一端相连，所述第二电容的另一端接地，所述第二二极管的正极还分别与所述第五反相器的输入端以及所述第三电容的一端相连，所述第三电容的一端还与所述第四电阻的另一端相连，所述第三电容的另一端接地，所述第二反相器的输出端分别与所述第三反相器的输入端、第四反相器的输入端以及所述第六反相器的输入端相连，所述第三反相器的输出端与所述第一光耦的第二端相连，所述第四反相器的输出端与所述第二光耦的第二端相连，所述第五反相器的输出端与所述第三光耦的第二端相连，所述第六反相器的输出端与所述第四光耦的第二端相连，所述第一光耦的第三端与所述第三光耦的第四端相连，所述第三光耦的第四端还分别与所述第四电容的一端以及所述第五电容的一端相连，所述第四电容的另一端以及所述第五电容的另一端均接高压输出地，所述第二光耦的第三端分别连接所述第六电容的一端以及所述第七电容的一端，所述第六电容的另一端、所述第七电容的另一端以及所述第四光耦的第四端均接高压输出地。

7.如权利要求6所述的生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，所述第一反相器、所述第二反相器、所述第三反相器、所述第四反相器、所述第五反相器以及所述第六反相器的型号均为sn74hc14d。

8.如权利要求6所述的生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，所述第一光耦、所述第二光耦、所述第三光耦以及所述第四光耦的型号均为aqy210eha。

9.如权利要求6所述的生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，所述控制芯片的型号为esp32-s3。

10.如权利要求6所述的生成可调制方波交流电的电路，其特征在于，所述第一光耦的第四端接收来自所述升压模块传输而来的v_hv信号。

技术总结
本发明公开了一种生成可调制方波交流电的电路，包括：控制芯片以及与所述控制芯片分别相连的电源模块、升压模块、直流转交流模块；所述电源模块、所述升压模块以及所述直流转交流模块依次相连。本发明电路设计简单，可以实现稳定可靠的交流高压输出。

技术研发人员：马海亮,郭要军,梁志刚,秦凯新,李刚
受保护的技术使用者：北理工郑州智能科技研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15