一种多通道电源管理系统的制作方法

1.本发明涉及电源管理的技术领域，更具体的，涉及一种多通道电源管理系统。


背景技术：

2.随着多节电源或电量管理产品的逐渐涨大，各产品管理系统对电压源设置的精度要求越来越高，现有的测试精度误差要求需低于百分之0.015。现有技术中的电源管理系统的模拟电芯直接输出电压，这样会导致被测试产品得到的电压低与正常值。一般情况下，被测产品离测试仪器有2米～3米的连接线。由于连接线有较大的电阻，导致被测试产品实际的电压要比设置电压小2～5mv，且因连接线的长度、线材的电阻率等因素，不能做准确的补偿，使得输出电压源的精确度不高，系统从而无法确定电压的损耗，在做产品的电压校准时容易出现偏差，其稳定性和可靠性不足。


技术实现要素：

3.本发明为克服背景技术中所述的电源管理系统稳定性和可靠性不足的问题，提供一种多通道电源管理系统。
4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
5.本发明提供了一种多通道电源管理系统，包括上位机、单片机、复用器、若干隔离器、若干数模转换器、若干精密仪表放大器以及若干用于输出模拟电压源的功率放大器；
6.所述上位机与所述单片机的信号输入端数据连接，用于发送数据信号给所述单片机；
7.所述单片机包括单片机芯片，所述单片机芯片的信号输入端与所述上位机数据连接，spi组合通讯端分别与所述复用器的信号输入端和各所述隔离器的信号输入端组数据连接，用于将所述上位机发送的电压数据转换成2进制数据，并通过spi组合通讯端进一步发送给复用器和隔离器作信号处理；
8.所述复用器的信号输出端与各所述隔离器的第一信号输入端数据连接，用于选择各所述隔离器通道；
9.所述隔离器的信号输出端组与所述数模转换器的信号输入端组数据连接，用于将数据信号传输给数模转换器，且减少通道信号的干扰；
10.所述数模转换器的模拟电压输出端与所述功率放大器的信号输入端连接，用于将隔离器传输的数字信号转换成模拟电压信号；
11.所述精密仪表放大器的信号输入端与所述功率放大器的取样端连接，信号输出端与所述功率放大器的反馈端数据连接，用于给所述功率放大器提供反馈信号。
12.在一些优选的实施例中，所述单片机芯片的型号为at91sam4e16e。
13.在一些优选的实施例中，所述单片机芯片的spi组合通讯端包括使能端、信号传输端、时钟信号端。
14.在一些优选的实施例中，所述复用器包括若干复用芯片，所述复用芯片的信号输
入端与所述单片机芯片的使能端数据连接，信号输出端与所述隔离器的第一信号输入端连接。
15.在一些优选的实施例中，所述复用芯片的型号为tmux1208。
16.在一些优选的实施例中，所述隔离器包括隔离芯片，所述隔离芯片的第一信号输入端与所述复用器的信号输出端数据连接，第二信号输入端与所述单片机芯片的时钟信号端数据连接，第三信号输入端与所述单片机芯片的信号传输端数据连接，信号输出端组与所述数模转换器数据连接。
17.在一些优选的实施例中，所述隔离芯片的型号为iso7740。
18.在一些优选的实施例中，所述数模转换器的型号为dac8411；所述功率放大器的型号为opa551；所述精密仪表放大器的型号为ina828。
19.在一些优选的实施例中，所述系统还包括电压稳定模块，所述电压稳定模块包括稳定芯片，所述稳定芯片的输出端分别与所述隔离器和数模转换器的使能端连接。
20.在一些优选的实施例中，所述稳定芯片的型号为ref198。
21.本发明的有益效果在于：
22.本发明采用上位机、单片机、复用器、隔离器、数模转换器、功率放大器和精密仪表放大器来实现输出稳定可靠的电压源。通过单片机将上位机发送的设置电压信息转换成2进制数据，然后通过spi协议的通信方式来发送数据给到复用器，以选择多通道工作。然后，多个工作通道中的隔离器分别使本通道不受其他通道的干扰影响，并将数据信息分别传给各数模转换器，数模转换器输出的模拟电压信号经功率放大器放大后输出电压，再通过精密仪表放大器将功率放大器输出电压从输出末端取样回馈给功率放大器,从而产生多通道可控的高精度电压源。本发明的多通道电压源在测试点的电压不随输出电流变化而变化，且各通道间不会互相干扰，误差精度低于百分之0.015，稳定可靠。
附图说明
23.图1为本发明提供的多通道电池检测电路的结构示意图。
24.图2为本发明提供的信号传递模块的电路结构图。
25.图3为本发明提供的层级选择模块的电路结构图。
26.其中：上位机10、单片机20、复用器30、隔离器40、数模转换器50、功率放大器60、精密仪表放大器70、电压稳定模块80。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.实施例一
29.如图1所示，本实施例提供了一种多通道电源管理系统，包括上位机10、单片机20、复用器30、若干隔离器40、若干数模转换器50、若干精密仪表放大器70以及若干功率放大器60。其中，功率放大器60用于输出模拟电压源。
30.具体的，请参考图2-3，在本实施例中，上位机10与单片机20的信号输入端u1_75数
据连接，上位机10主要用于发送数据信号给单片机20。
31.单片机20包括单片机芯片u1，单片机芯片u1的信号输入端u1_75与上位机10数据连接。单片机芯片u1的spi组合通讯端与复用器30的信号输入端数据连接，还与各隔离器40的信号输入端组数据连接。单片机芯片u1主要用于将上位机10发送的电压数据转换成2进制数据，并通过spi组合通讯端进一步发送给复用器30和隔离器40作信号处理。
32.复用器30的信号输出端还与各隔离器40的第一信号输入端数据连接。复用器30主要用于选择各隔离器40通道，相当于在多通道中选择一条通道进行工作，或者选择多条通道同时工作。
33.隔离器40的信号输出端组与数模转换器50的信号输入端组数据连接。隔离器40主要用于将数据信号传输给数模转换器50，并减少各通道信号之间的干扰，可以提高系统的稳定性。
34.数模转换器50的模拟电压输出端eu102_vo与功率放大器60的信号输入端连接。数模转换器50主要用于将隔离器40传输的数字信号转换成模拟电压信号。
35.精密仪表放大器70的信号输入端与功率放大器60的取样端连接，信号输出端与功率放大器60的反馈端数据连接。精密仪表放大器70主要用于给功率放大器60提供反馈信号。
36.在本实施例中，单片机芯片u1的型号为at91sam4e16e。功率放大器60的型号为opa551。精密仪表放大器70的型号为ina828。
37.通过上述的结构连接，本实施例的工作原理为：由上位机10给单片机20发送信号后，单片机芯片u1的信号输入端u1_75接收信号后，单片机芯片u1将上位机10发送的电压设置信息转换成2进制数字信息，随后，单片机芯片u1通过spi组合通讯端分别给复用器30和隔离器40传递数据信息，复用器30选用一个或多个通道，将数据信息进一步通过各通道的隔离器40传递给数模转换器50，实现信号处理至数模转换器50中，以达到减少通道信号干扰的作用。随后，数模转换器50将接收到的数据信号转换成相应的模拟电压信号，然后通过功率放大器60输出为模拟电压源，与此同时，精密仪表放大器70设置将2条取样线从功率放大器60的取样端口取样，经1:1的比例输入功率放大器60的反馈端口，形成4线制模拟电芯。以此调试，功率放大器60输出的电流可达到200ma，取样点的输出电压的精度可在0.015％。
38.实施例二
39.在上一实施例的基础上，本实施例的不同点在于：
40.本实施例单片机芯片u1的spi组合通讯端包括使能端u1_64、信号传输端u1_42、时钟信号端u1_51。其中，单片机芯片u1的使能端u1_64与复用器30的信号输入端数据连接，信号传输端u1_42和时钟信号端u1_51分别与隔离器40的信号输入端组数据连接。单片机芯片u1主要通过使能端u1_64、信号传输端u1_42、时钟信号端u1_51来将数据信息分别传输给复用器30和隔离器40。
41.在本实施例中，复用器30包括若干复用芯片u109，复用芯片u109的信号输入端与单片机芯片u1的使能端u1_64数据连接，信号输出端与隔离器40的信号输入端连接。
42.在本实施例中，复用芯片u109的型号为tmux1208。
43.在本实施中，隔离器40包括隔离芯片eu101。隔离芯片eu101的信号输入端组包括第一信号输入端eu101_3、第二信号输入端eu101_4和第三信号输入端eu101_5。隔离芯片
eu101的第一信号输入端eu101_3与复用器30的信号输出端数据连接，第二信号输入端eu101_4与单片机芯片u1的时钟信号端u1_51数据连接，第三信号输入端eu101_5与单片机芯片u1的信号传输端u1_42数据连接，信号输出端组与数模转换器50数据的信号输入端组数据连接。
44.在本实施例中，隔离芯片eu101的信号输出端组包括第一信号输出端eu101_14、第二信号输出端eu101_13和第三信号输出端eu101_12，数模转换器50的信号输入端组包括第一信号输入端eu102_1、第二信号输入端eu102_2和第三信号输入端eu102_3。其中，隔离芯片eu101的第一信号输出端eu101_14与数模转换器50的第一信号输入端eu102_1数据连接，第二信号输出端eu101_13与数模转换器50的第二信号输入端eu102_2数据连接，第三信号输出端eu101_12与数模转换器50的第三信号输入端eu102_3数据连接。
45.在本实施例中，隔离芯片eu101的型号为iso7740。数模转换器50的型号为dac8411。
46.通过上述的结构连接，本实施例的工作原理为：由上位机10给单片机20发送信号后，单片机芯片u1的信号输入端u1_75接收信号后，单片机芯片u1将上位机10发送的电压设置信息转换成2进制数字信息。随后，单片机芯片u1通过使能端u1_64给复用器30传递数据信息，时钟信号端u1_51给隔离芯片eu101的第二信号输入端eu101_4传递数据信息，信号传输端u1_42给隔离芯片eu101的第三信号输入端eu101_5传递数据信息。
47.进一步地，复用器30选用一个或多个通道，通过信号输出端将数据信息传递给隔离芯片eu101的第一信号输入端eu101_3，隔离芯片eu101再通过第一信号输出端eu101_14、第二信号输出端eu101_13和第三信号输出端eu101_12将数据信息分别传递给数模转换器50的第一信号输入端eu102_1、第二信号输入端eu102_2和第三信号输入端eu102_3，实现信号处理至数模转换器50中，以达到减少通道信号干扰的作用。
48.随后，数模转换器50将接收到的数据信号转换成相应的模拟电压信号，然后通过功率放大器60输出为模拟电压源，与此同时，精密仪表放大器70设置将2条取样线从功率放大器60的取样端口取样，经1:1的比例输入功率放大器60的反馈端口，形成4线制模拟电芯。
49.实施例三
50.在上一实施例的基础上，本实施例的不同点在于：
51.本实施例还包括电压稳定模块80，电压稳定模块80包括稳定芯片au103，稳定芯片au103的输出端分别与隔离器40和数模转换器50的使能端连接。
52.在一些优选的实施例中，稳定芯片au103的型号为ref198。
53.在本实施例中，还设置有多个分压电阻和滤波电容。
54.通过上述的结构连接，通过上述的结构连接，本实施例的工作原理为：由上位机10给单片机20发送信号后，单片机芯片u1的信号输入端u1_75接收信号后，单片机芯片u1将上位机10发送的电压设置信息转换成2进制数字信息。随后，单片机芯片u1通过使能端u1_64给复用器30传递数据信息，时钟信号端u1_51给隔离芯片eu101的第二信号输入端eu101_4传递数据信息，信号传输端u1_42给隔离芯片eu101的第三信号输入端eu101_5传递数据信息。
55.进一步地，复用器30选用一个或多个通道，通过信号输出端将数据信息传递给隔离芯片eu101的第一信号输入端eu101_3，隔离芯片eu101再通过第一信号输出端eu101_14、
第二信号输出端eu101_13和第三信号输出端eu101_12将数据信息分别传递给数模转换器50的第一信号输入端eu102_1、第二信号输入端eu102_2和第三信号输入端eu102_3，实现信号处理至数模转换器50中，以达到减少通道信号干扰的作用。
56.随后，数模转换器50将接收到的数据信号转换成相应的模拟电压信号，经过电压稳定模块80的稳压作用，数模转换器50的模拟电压信号更加稳定。然后，数模转换器50的模拟电压信号通过功率放大器60输出为模拟电压源，与此同时，精密仪表放大器70设置将2条取样线从功率放大器60的取样端口取样，经1:1的比例输入功率放大器60的反馈端口，形成4线制模拟电芯。
57.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
59.虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

技术特征：
1.一种多通道电源管理系统，其特征在于，包括上位机、单片机、复用器、若干隔离器、若干数模转换器、若干精密仪表放大器以及若干用于输出模拟电压源的功率放大器；所述上位机与所述单片机的信号输入端数据连接，用于发送数据信号给所述单片机；所述单片机包括单片机芯片，所述单片机芯片的信号输入端与所述上位机数据连接，spi组合通讯端分别与所述复用器的信号输入端和各所述隔离器的信号输入端组数据连接，用于将所述上位机发送的电压数据转换成2进制数据，并通过spi组合通讯端进一步发送给复用器和隔离器作信号处理；所述复用器的信号输出端与各所述隔离器的第一信号输入端数据连接，用于选择各所述隔离器通道；所述隔离器的信号输出端组与所述数模转换器的信号输入端组数据连接，用于将数据信号传输给数模转换器，且减少通道信号的干扰；所述数模转换器的模拟电压输出端与所述功率放大器的信号输入端连接，用于将隔离器传输的数字信号转换成模拟电压信号；所述精密仪表放大器的信号输入端与所述功率放大器的取样端连接，信号输出端与所述功率放大器的反馈端数据连接，用于给所述功率放大器提供反馈信号。2.根据权利要求1所述的多通道电源管理系统，其特征在于，所述单片机芯片的型号为at91sam4e16e。3.根据权利要求1所述的多通道电源管理系统，其特征在于，所述单片机芯片的spi组合通讯端包括使能端、信号传输端、时钟信号端。4.根据权利要求3所述的多通道电源管理系统，其特征在于，所述复用器包括若干复用芯片，所述复用芯片的信号输入端与所述单片机芯片的使能端数据连接，信号输出端与所述隔离器的第一信号输入端连接。5.根据权利要求4所述的多通道电源管理系统，其特征在于，所述复用芯片的型号为tmux1208。6.根据权利要求3所述的多通道电源管理系统，其特征在于，所述隔离器包括隔离芯片，所述隔离芯片的第一信号输入端与所述复用器的信号输出端数据连接，第二信号输入端与所述单片机芯片的时钟信号端数据连接，第三信号输入端与所述单片机芯片的信号传输端数据连接，信号输出端组与所述数模转换器数据连接。7.根据权利要求6所述的多通道电源管理系统，其特征在于，所述隔离芯片的型号为iso7740。8.根据权利要求1所述的多通道电源管理系统，其特征在于，所述数模转换器的型号为dac8411；所述功率放大器的型号为opa551；所述精密仪表放大器的型号为ina828。9.根据权利要求1所述的多通道电源管理系统，其特征在于，所述系统还包括电压稳定模块，所述电压稳定模块包括稳定芯片，所述稳定芯片的输出端分别与所述隔离器和数模转换器的使能端连接。10.根据权利要求9所述的多通道电源管理系统，其特征在于，所述稳定芯片的型号为ref198。

技术总结
本发明涉及电源管理的技术领域，更具体的，涉及一种多通道电源管理系统。其包括上位机、单片机、复用器、隔离器、数模转换器、精密仪表放大器以及功率放大器；上位机与单片机的信号输入端数据连接；单片机的信号输入端与上位机数据连接，SPI组合通讯端分别与复用器的信号输入端和各隔离器的信号输入端组数据连接；复用器的信号输出端与各隔离器的第一信号输入端数据连接；隔离器的信号输出端组与数模转换器的信号输入端组数据连接；数模转换器的模拟电压输出端与功率放大器的信号输入端连接；精密仪表放大器的信号输入端与功率放大器的取样端连接，信号输出端与功率放大器的反馈端数据连接。本发明的多通道电压源稳定可靠。本发明的多通道电压源稳定可靠。本发明的多通道电压源稳定可靠。


技术研发人员：邓振东 陈思波 江辉 尹志明
受保护的技术使用者：惠州市蓝微电子有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/7/20