一种可编程小功率直流电源及电源配置方法，该电源包括：电源模块，由外部电源、线性电源、电荷泵构成，线性电源由外部电源供电产生直流正压，电荷泵由外部电源供电产生直流负压，电源模块给各差分放大器供电以产生正、负直流电压输出；微控制器，包括模数转换单元模块、数模转换单元模块和若干个I/O口，并与外部控制口电连接；第一、二、三差分放大器；单刀双掷开关；第一、二开关；采样电阻；加法器；该直流电源可被编程配置为恒压源或者恒流源输出给外界电路；本发明结构简单，方便配置，能够方便、灵活的为汽车测试领域提供所需要的较小电压和电流范围。
1.一种可编程小功率直流电源，其特征在于，该直流电源包括：
电源模块，其由外部输入供电电源(1)、线性电源(2)、电荷泵(3)构成，所述线性电源(2)由所述外部输入供电电源(1)产生直流正电压，所述电荷泵(3)由所述外部输入供电电源(1)产生直流负电压，所述电源模块为下述各差分放大器的电源管脚供电以产生正、负直流电压输出；
微控制器(4)，该微控制器(4)包括模数转换单元模块(15)、数模转换单元模块(5)和若干个I/O口，所述微控制器(4)通过所述I/O口与外部控制口(14)电连接；
第一差分放大器(7)；第二差分放大器(16)；第三差分放大器(17)；单刀双掷开关(6)；
第一开关(8)；第二开关(9)；采样电阻(12)；加法器(13)；
所述直流电源被编程配置为恒压源输出时，恒压源电路包括所述微控制器(4)、单刀双掷开关(6)、第一差分放大器(7)和第一开关(8)，所述第一差分放大器(7)通过所述单刀双掷开关(6)连接到所述微控制器(4)的数模转换单元模块(5)，所述第一差分放大器(7)的输出端通过第一开关(8)连接到恒压源电压输出口(10)，并通过恒压源电压输出口(10)与外界电路相连接；
所述直流电源被编程配置为恒流源输出时，恒流源电路包括所述微控制器(4)、单刀双掷开关(6)、第二差分放大器(16)、采样电阻(12)、第三差分放大器(17)、加法器(13)和第二开关(9)，所述第二差分放大器(16)通过所述单刀双掷开关(6)连接到所述微控制器(4)的数模转换单元模块(5)，所述第二差分放大器(16)的输出端连接到所述采样电阻(12)的一端，第三差分放大器(17)的两个差分输入端分别接到所述采样电阻(12)的两端，所述第三差分放大器(17)通过所述加法器(13)连接到所述微控制器(4)的模数转换单元模块(15)，所述采样电阻(12)的另一端连接恒流源电流输出口(11)，并通过恒流源电流输出口(11)与外界电路相连接；
所述线性电源(2)由外部输入供电电源(1)供电产生+9V直流正电压，所述电荷泵(3)由外部输入供电电源(1)供电产生-9V直流负电压。
2.如权利要求1所述的可编程小功率直流电源，其特征在于：所述的第一、二、三差分放大器(7，16，17)型号是SGM8425。
3.如权利要求1所述的可编程小功率直流电源，其特征在于：所述的采样电阻(12)为5欧姆。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的可编程小功率直流电源的配置方法，其特征在于：所述直流电源被配置为恒流源模式输出时，将可编程恒流源输出接到外部设备上，所述单片机(4)通过所述I/O口控制所述单刀双掷开关(6)切换到所述第二差分放大器(16)这一方向，同时所述第二开关(9)闭合，当需要输出某一电流值时，通过所述外部控制口(14)通知单片机(4)目前需要多大电流，对外输出还是从外部吸收电流；所述单片机(4)通过内置的所述数模转换单元模块(5)调整输出电压，从而影响所述第二差分放大器(16)的输出电压，所述采样电阻(12)将电流值转变成电压值，所述第三差分放大器(17)将电压值放大至合适大小，所述加法器(13)将第三差分放大器(17)的输出加上正偏置电压，使所述第三差分放大器(17)可能输出的负电压转变为所述单片机(4)的模数转换单元模块(15)能够检测的正电压供检测，如果单片机(4)检测到电压偏小，对应的对外输出电流偏小，则逐步增大所述数模转换单元模块(5)的输出电压，从而提高所述第二差分放大器(16)的输出电压值直到输出电流达到需要的值， 同理，当输出电流需要变小时，往相反方向调整；
由于该反馈为动态的过程，所以在所述第二差分放大器(16)的驱动能力和工作电源电压范围内，都能够获得准确的电流值，而由于所述第二差分放大器(16)工作于正负电源模式，所以该恒流源既可以对外输出电流也可以从外部吸收电流；
所述直流电源被配置为恒压源模式输出时，将恒压源电压输出口(10)接到外部设备上，所述单片机(4)控制所述单刀双掷开关(6)切换到所述第一差分放大器(7)这一方向，所述第一开关(8)闭合，所述第二开关(9)关断，由于所述第一差分放大器(7)的外部电路固定，所以放大倍数也固定，所述单片机(4)只需要接收外部输入信号设置合适的数模转换单元模块(5)的输出电压，便能够得到准确的输出电压；从而达到配置可控恒压源的功能。
一种可编程小功率直流电源及电源配置方法
技术领域
[0001] 本发明关于一种测试领域用的可编程小功率直流电源及电源配置方法，尤其涉及一种用于汽车测试领域用的模拟各种传感器输出的可编程小功率直流电源。
背景技术
[0002] 日前，在很多测试领域，经常有需要模拟一些传感器输出的应用场合。通常的，传感器的采集量均是以电流或者电压形式输出给外部检测电路，在要求严格的例如汽车领域，测试要求针对每个功能模块做各种检测，这就要求到必须提供能够模拟各种传感器输出特征的设备才能够检测各中功能模块是否正常。
[0003] 传统的可编程电源体积大，功率大，价格高昂，而汽车领域中传感器的输出特征一般都是低电压，小电流的场合，要求编程配置比较灵活；使用传统可编程电压性价比非常差，操作复杂，已经不能满足多方面的操作需求。而小功率的可编程电源非常满足这种测试的需求。
发明内容
[0004] 为解决现有技术中存在上述问题，本发明所采用的具体实施方案如下：
[0005] 本发明提供了一种可编程小功率直流电源，其特征在于，该直流电源包括：
[0006] 电源模块，其由外部输入供电电源、线性电源、电荷泵构成，所述线性电源由所述外部输入供电电源产生直流正电压，所述电荷泵由所述外部输入供电电源产生直流负电压，所述电源模块为下述各差分放大器的电源管脚供电以产生正、负直流电压输出；
[0007] 微控制器，该微控制器包括模数转换单元模块、数模转换单元模块和若干个I/O口构成，所述微控制器通过所述I/O口与外部控制口电连接；
[0008] 第一差分放大器；第二差分放大器；第三差分放大器；单刀双掷开关；第一开关；第二开关；采样电阻；加法器；
[0009] 所述直流电源被编程配置为恒压源输出时，恒压源电路包括所述微控制器、单刀双掷开关、第一差分放大器和第一开关，所述第一差分放大器通过所述单刀双掷开关连接到所述微控制器的数模转换单元模块，所述第一差分放大器的输出端通过第一开关连接到恒压源电压输出口，并通过恒压源电压输出口与外界电路相连接；
[0010] 所述直流电源被编程配置为恒流源输出时，恒流源电路包括所述微控制器、单刀双掷开关、第二差分放大器、采样电阻、第三差分放大器、加法器和第二开关，所述第二差分放大器通过所述单刀双掷开关连接到所述微控制器的数模转换单元模块，所述第二差分放大器的输出端连接到所述采样电阻的一端，第三差分放大器的两个差分输入端分别接到所述采样电阻的两端，所述第三差分放大器通过所述加法器连接到所述微控制器的模数转换单元模块，所述采样电阻的另一端连接恒流源电流输出口，并通过恒流源电流输出口与外界电路相连接。
[0011] 通过运算放大器配合分离元件实现加减法计算电路，信号放大电路等，放大器放大采样电阻上的信号提供给微控制器，微控制器接收要远程控制信号，并根据采样电路的反馈实时调整输出的电压和电流；所述微控制器为单片机或者DSP；所述线性电源由外部输入供电电源供电产生+9V直流正电压，所述电荷泵由外部输入供电电源供电产生-9V直流负电压。
[0012] 进一步，所述的第一、二、三差分放大器型号是SGM8425。
[0013] 进一步，所述的采样电阻为5欧姆。
[0014] 一种上所述的可编程小功率直流电源的编程配置方法，所述直流电源被编程为恒流源模式输出时，将可编程恒流源输出接到外部设备上，所述单片机通过所述I/O口控制所述单刀双掷开关切换到所述第二差分放大器这一方向，同时所述第二开关闭合，当需要输出某一电流值时，通过所述外部控制口通知单片机目前需要多大电流，对外输出还是从外部吸收电流；所述单片机通过内置的所述数模转换单元模块调整输出电压，从而影响所述第二差分放大器的输出电压，所述采样电阻将电流值转变成电压值，所述第三差分放大器将电压值放大至合适大小，所述加法器将第三差分放大器的输出加上正偏置电压，使所述第三差分放大器可能输出的负电压转变为所述单片机的模数转换单元模块能够检测的正电压供检测，如果单片机检测到电压偏小，对应的对外输出电流偏小，则逐步增大所述数模转换单元模块的输出电压，从而提高所述第二差分放大器的输出电压值直到输出电流达到需要的值。同理，当输出电流需要变小时，往相反方向调整。
[0015] 由于该反馈为动态的过程，所以在所述第二差分放大器的驱动能力和工作电源电压范围内，都能够获得准确的电流值，而由于所述第二差分放大器工作于正负电源模式，所以该恒流源既可以对外输出电流也可以从外部吸收电流。
[0016] 所述直流电源被编程为恒压源模式输出时，将恒压源电压输出口接到外部设备上，所述单片机控制所述单刀双掷开关切换到所述第一差分放大器这一方向，所述第一开关闭合，所述第二开关关断，由于所述第一差分放大器的外部电路固定，所以放大倍数也固定，所述单片机只需要接收外部输入信号设置合适的数模转换单元模块的输出电压，便能够得到准确的输出电压；从而达到配置可控恒压源的功能。
[0017] 本发明结构简单，方便配置，能够方便、灵活的为汽车测试领域提供所需要的较小电压和电流范围。
附图说明
[0018] 为了更容易理解本发明，下面通过附图来对本发明进行进一步阐述。
[0019] 图1是本发明可编程小功率直流电源组成模块的结构框图；
[0020] 图2是本发明可编程小功率直流电源的实际电路图。
[0021] 附图标记：
[0022] 1.外部输入供电电源 2.线性电源 3.电荷泵 4.微控制器 5.数模转换单元模块 6.单刀双掷开关 7.第一差分放大器 8.第一开关 9.第二开关 10.恒压源电压输出口 11.恒流源电流输出口 12.采样电阻 13.加法器 14.外部控制口 15.模数转换单元模块 16.第二差分放大器 17.第三差分放大器。
[0023] 上述附图仅用于辅助说明本发明的技术内容，并非按比例绘制，因而不被解释为对本发明保护范围的限制。
具体实施方式
[0024] 如图1-2所示，本发明提供了一种可编程小功率直流电源，该直流电源包括：电源模块，其由外部输入供电电源1、线性电源2、电荷泵3构成，所述线性电源2由所述外部输入供电电源1产生直流正电压，所述电荷泵3由所述外部输入供电电源1产生直流负电压，所述电源模块为下述第一、二、三差分放大器的电源管脚供电以产生正、负直流电压输出；
[0025] 单片机4，单片机4包括模数转换单元模块15、数模转换单元模块5和若干个I/O口构成，单片机4通过所述I/O口与外部控制口14电连接；
[0026] 第一差分放大器7；第二差分放大器16；第三差分放大器17；单刀双掷开关6；第一开关8；第二开关9；采样电阻12；加法器13等分立元件；
[0027] 所述直流电源被编程为恒压源输出时，恒压源电路由所述单片机4、单刀双掷开关6、第一差分放大器7和第一开关8构成，并通过恒压源电压输出口10与外界电路相连接；
[0028] 该直流电源被编程为恒流源输出时，恒流源电路由所述单片机4、单刀双掷开关6、第二差分放大器16、采样电阻12、第三差分放大器17、加法器13和第二开关9构成，并通过恒流源电流输出口11与外界电路相连接。
[0029] 实际工作流程以及配置方法如下：
[0030] 恒流源模式：将可编程恒流源输出接到外部设备上，单片机4通过I/O口控制单刀双掷开关6切换到第二差分放大器16这一方向，同时第二开关9闭合，当需要输出某一电流值时，通过外部控制口14通知单片机4现在需要多大电流，对外输出还是从外部吸收电流；单片机4通过内置的DAC转换单元模块5调整输出电压，影响第二差分放大器2的输出电压，采样电阻12将电流值转变成电压值，第三差分放大器17将电压值放大至合适大小，加法器
13将第三差分放大器17的输出加上正偏置电压，使第三差分放大器17可能输出的负电压转变为单片机4的ADC转换单元模块15可以检测的正电压供检测，如果单片机4检测到电压偏小，对应的对外输出电流偏小，则逐步增大DAC转换单元模块5的输出电压，从而提高第二差分放大器16的输出电压值直到输出电流达到需要的值。同理，当输出电流需要变小时，往相反方向调整。
[0031] 由于该反馈为动态的过程，所以在第二差分放大器16的驱动能力和工作电源电压范围内，都能够获得准确的电流值，而由于第二差分放大器16工作于正负电源模式，所以该恒流源既可以对外输出电流也可以从外部吸收电流。
[0032] 恒压源模式：将恒压源电压输出口10接到外部设备上，单片机4控制单刀双掷开关6切换到第一差分放大器7通路，第一开关8闭合，第二开关9关断，由于第一差分放大器7的外部电路固定，所以放大倍数也固定，单片机4只需要接收外部输入信号设置合适的DAC转换单元模块5的输出电压，便能够得到准确的输出电压。从而达到可控恒压源的功能。
[0033] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0034] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
