CN211698120U - 一种直流电源计量参数的校准电路及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流电源计量参数的校准电路及设备，包括：交流调压输出端、直流电源测量端、直流负载输入端、交流调压单元、直流可调负载单元、直流信号采样单元、纹波电压测量单元以及主控单元；交流调压单元的输出端与交流调压输出端连接，交流调压单元的受控端与主控单元的控制端连接；直流信号采样单元的测量端以及纹波电压测量单元的测量端分别与直流电源测量端连接；直流信号采样单元的输出端以及纹波电压测量单元的输出端分别与主控单元的输入端连接；直流可调负载单元的输入端与直流负载输入端连接，直流可调负载单元的受控端与主控单元的控制端连接。解决了现有技术中校准仪器携带不方便，校准效率低下的问题。

Description

一种直流电源计量参数的校准电路及设备

技术领域

本实用新型涉及电源计量参数校准领域，尤其涉及一种直流电源计量参数的校准电路及设备。

背景技术

目前的计量校准使用多台不同的精密测量仪器，组合使用完成对直流稳定电源的校准工作，需要使用的多台精密测量仪器有：高等级数字万用表、精密分流器、调压器或交流可调电源、交流毫伏表(或示波器)、滑阻负载(或有源电子负载)等。在实际的工作中，由于需要携带多台仪器，使得校准过程非常复杂；其次由于需要经常更换仪器，校准过程经常出现错误，校准效率低下。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种直流电源计量参数的校准电路及设备，解决了现有技术中校准仪器携带不方便，校准效率低下的问题。

为实现上述目的，本实用新型可以通过以下技术方案予以实现：

一种直流电源计量参数的校准电路，包括：交流调压输出端、直流电源测量端、直流负载输入端、用于校准电压调整率的交流调压单元、用于校准负载调整率的直流可调负载单元、用于测量直流电压及直流电流的直流信号采样单元、用于测量纹波电压的纹波电压测量单元以及用于接收测量电压调整率、测量负载调整率、测量直流电压、直流电流及纹波电压并根据电压调整率、负载调整率进行校准的主控单元；

所述交流调压单元的输出端与所述交流调压输出端连接，所述交流调压单元的受控端与所述主控单元的控制端连接；

所述直流信号采样单元的测量端以及所述纹波电压测量单元的测量端分别与所述直流电源测量端连接；所述直流信号采样单元的输出端以及所述纹波电压测量单元的输出端分别与所述主控单元的输入端连接；

所述直流可调负载单元的输入端与所述直流负载输入端连接，所述直流可调负载单元的受控端与所述主控单元的控制端连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例公开的一种直流电源计量参数的校准电路，通过将直流信号采样单元、纹波电压测量单元的测量信号发送至主控单元，主控单元根据计量标准控制交流调压单元以及直流可调负载单元，从而对直流电源的计量参数进行校准。由此可见，采用本实用新型的直流电源计量参数的校准电路即可将校准功能集成在同一设备，使得仪器携带更方便；且避免了人工对操作测量仪器，使得计量的结果更准确，从而提高校准效率。

作为上述方案的改进，所述直流信号采样单元包括：用于测量直流电压的直流电压测量单元及用于测量直流电流的直流电流测量单元；

所述直流电压测量单元的测量端以及所述直流电流测量单元的测量端分别与所述直流电源测量端连接，所述直流电压测量单元的同步控制端与所述直流电流测量单元的同步控制端连接。

作为上述方案的改进，所述电路还包括：显示单元；

所述显示单元与所述主控单元连接。

作为上述方案的改进，所述电路还包括：键盘电路；

所述键盘电路的输出端与所述控制单元的输入端连接。

作为上述方案的改进，所述直流可调负载单元包括：至少一个直流可调负载。

作为上述方案的改进，所述主控单元包括：缓冲器、功率放大器、第一电压放大器、第二电压放大器、第三电压放大器、第四电压放大器、第五电压放大器、第一电源以及第一数模转换器；

所述功率放大器同相输入端分别与所述直流信号采样单元的输出端以及所述纹波电压测量单元的输出端连接，所述功率放大器反相输入端与所述功率放大器的输出端连接，所述功率放大器的输出端与所述第一电压放大器的反相输入端连接，所述第一电压放大器的同相输入端接地，所述第一电压放大器的输出端与所述第二电压放大器的反相输入端连接，所述第二电压放大器的同相输入端连接于所述第二电压放大器的反相输入端与所述第一电压放大器的输出端之间，所述第二电压放大器的输出端与第三电压放大器的同相输入端连接；

所述缓冲器的输入端与第一电源连接，所述缓冲器的输出端与第四电压放大器的同相输入端连接，所述第四电压放大器的反相输入端与所述第四电压放大器的输出端连接，所述第四电压放大器的输出端与所述第一数模转换器的参考电压输入端连接；

所述第一数模转换器的输出端分别与第五电压放大器的反相输入端及第三电压放大器的同相输入端连接，所述第一数模转换器的接地端接地，所述第一数模转换器的接地端还与所述第五电压放大器的同相输入端连接，所述第五电压放大器的输出端连接于所述第一数模转换器的输出端分别与第五电压放大器的反相输入端之间。

作为上述方案的改进，所述纹波电压测量单元包括：第一电流放大器、第二电流放大器、第三电流放大器、第一模数转换器、第一模拟开关以及直流转换器；

所述第一电流放大器的同相输入端与所述直流电源测量端连接，所述第一电流放大器的反相输入端与所述第一电流放大器的输出端连接，所述第一电流放大器的输出端分别与所述第二电流放大器的输出端以及所述第一模拟开关的输出端连接，所述第一模拟开关的输入端与所述第二电源连接；

所述第二电流放大器的同相输入端接地，所述第二电流放大器的输出端与所述第三电流放大器的反相输入端连接，所述第三电流放大器的同相输入端接地，所述第三电流放大器的输出端与所述直流转换器的第一输入端连接，所述直流转换器的第一输出端与所述直流转换器的第二输入端连接，所述直流转换器的控制输入端连接于所述直流转换器的第一输出端与所述直流转换器的第二输入端之间，所述直流转换器的第二输出端与所述第一模数转换器连接。

作为上述方案的改进，所述直流电流测量单元包括：第六电压放大器、第七电压放大器、第一电压管理芯片以及第二模数转换器；

所述第六电压放大器的反相输入端与所述直流电源测量端连接，所述第六电压放大器的同相输入端接地，所述第六电压放大器的输出端与所述第二模数转换器以及所述第一电压管理芯片输入端连接，所述第一电压管理芯片的同步控制端与所述直流电压测量单元；

所述第七电压放大器的同相输入端接地，所述第七电压放大器的反相输入端连接于所述第六电压放大器的输出端与所述第一电压管理芯片输入端之间，所述第七电压放大器的输出端与所述第七电压放大器的反相输入端连接。

作为上述方案的改进，所述直流电压测量单元包括：第一放大器、第二放大器、第二模拟开关、第三模拟开关、第二电压管理芯片；

所述第一放大器的反相输入端与所述直流电源测量端连接，所述第一放大器的同相输入端接地，所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的反相输入端连接，所述第二放大器的同相输入端接地，所述第二放大器的输出端与所述第二电压管理芯片的输入端连接，所述第二电压管理芯片的同步控制端与所述直流电流测量单元连接；

所述第二模拟开关的第一输入端与所述第一放大器的反相输入端连接，所述第二模拟开关的第一通信端与所述第一放大器的输出端连接，所述第二模拟开关的第二通信端与所述第一放大器的输出端连接；

所述第三模拟开关的第一通信端连接于所述第二模拟开关的第二通信端与所述第一放大器的输出端之间，所述第三模拟开关的第二通信端与所述第二放大器的输出端连接，所述第三模拟开关的输入端连接于所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的反相输入端之间。

本实用新型实施例还提供一种直流电源计量参数的校准设备，包括：所述的直流电源计量参数的校准电路。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的一种直流电源计量参数的校准设备由于采用本实用新型的直流电源计量参数的校准电路，使得校准功能集成在同一设备中，从而仪器携带更方便；且避免了人工对操作测量仪器，使得计量的结果更准确，从而提高校准效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种直流电源计量参数的校准电路结构示意图。

图2是本实用新型的一种直流电源计量参数的校准电路具体结构图。

图3是本实用新型的主控单元的具体电路示意图。

图4是本实用新型的纹波电压测量单元具体电路示意图。

图5是本实用新型的直流电流测量单元具体电路示意图。

图6是本实用新型的直流电压测量单元具体电路示意图。

附图标记：1、纹波电压测量单元；2、直流信号采样单元；3、直流可调负载单元；4、交流调压单元；5、主控单元；6、显示单元；7、键盘电路。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

参见图1，本实用新型提供实施例一种直流电源计量参数的校准电路，包括：交流调压输出端、直流电源测量端、直流负载输入端、用于校准电压调整率的交流调压单元4、用于校准负载调整率的直流可调负载单元3、用于测量直流电压及直流电流的直流信号采样单元2、用于测量纹波电压的纹波电压测量单元1以及用于接收测量电压调整率、测量负载调整率、测量直流电压、直流电流及纹波电压并根据电压调整率、负载调整率进行校准的主控单元5。在本实施例中，交流调压单元4主要针对直流稳定电源的稳压输出源电压调整率的校准需求设计，为被校准的直流稳定电源提供宽范围可变电压和工频范围内的变频作业

所述交流调压单元4的输出端与所述交流调压输出端连接，所述交流调压单元4的受控端与所述主控单元5的控制端连接；

所述直流信号采样单元2的测量端以及所述纹波电压测量单元1的测量端分别与所述直流电源测量端连接；所述直流信号采样单元2的输出端以及所述纹波电压测量单元1的输出端分别与所述主控单元5的输入端连接；

所述直流可调负载单元3的输入端与所述直流负载输入端连接，所述直流可调负载单元3的受控端与所述主控单元5的控制端连接。

工作原理：

直流信号采样单元2、纹波电压测量单元1测量待测直流电压源的直流电压、直流电流及纹波电压。控制单元根据计量标准测试上述电源参数，主控单元5根据计量标准控制交流调压单元4以及直流可调负载单元3，从而对直流电源的计量参数进行校准。在本实施例中，计量标准一般采用直流稳定电源的校准规范。

综上所述，本实用新型实施例公开的一种直流电源计量参数的校准电路，通过将直流信号采样单元2、纹波电压测量单元1的测量信号发送至主控单元5，由此可见，采用本实用新型的直流电源计量参数的校准电路即可将校准功能集成在同一设备，使得仪器携带更方便；且避免了人工对操作测量仪器，使得计量的结果更准确，从而提高校准效率。

作为上述方案的改进，所述直流信号采样单元2包括：用于测量直流电压的直流电压测量单元及用于测量直流电流的直流电流测量单元。

所述直流电压测量单元的测量端以及所述直流电流测量单元的测量端分别与所述直流电源测量端连接，所述直流电压测量单元的同步控制端与所述直流电流测量单元的同步控制端连接。

在本实施例中，直流信号采样转换单元包括直流电压测量单元和直流电流测量单元，直流电压测量单元主要针对稳定电压设置值示值误差、直流电压测量值示值误差和稳压输出短期稳定性项目的校准需求设计，无需传统校准装置中的数字式电压表或数字多用表，采用同一设备即可完成直流稳定电源的输出电压精确测量功能和短期稳定性计算分析校准功能。

作为上述方案的改进，所述电路还包括：显示单元6；所述显示单元6与所述主控单元5连接。

具体地，参见图2，由于主控电路连接显示单元6，使得直流电源计量参数的校准电路可以根据测量结果进行显示。其中，显示单元6可以为显示屏。

作为上述方案的改进，所述电路还包括：键盘电路7；所述键盘电路7的输出端与所述控制单元的输入端连接。其中，键盘电路7可以为矩阵键盘，还可以为其他键盘电路7，在此不做限定。

具体地，参见图2，由于主控电路连接键盘电路7，使得用户可以通过键盘对上述电路中的各个模块进行控制。

作为上述方案的改进，所述直流可调负载单元3包括：至少一个直流可调负载。其中，直流可调负载单元3还可以作为外接模块。

具体地，由于直流可调负载单元3包括至少一个直流可调负载，使得直流电源计量参数的校准电路可以根据需要随时调整负载功率大小，满足负载调整率项目的校准需求。

参见图3，作为上述方案的改进，所述主控单元5包括：缓冲器、功率放大器、第一电压放大器、第二电压放大器、第三电压放大器、第四电压放大器、第五电压放大器、第一电源以及第一数模转换器，在本实施例中，还包括如图3所示的电阻与电容。

所述功率放大器同相输入端分别与所述直流信号采样单元2的输出端以及所述纹波电压测量单元1的输出端连接，所述功率放大器反相输入端与所述功率放大器的输出端连接，所述功率放大器的输出端与所述第一电压放大器的反相输入端连接，所述第一电压放大器的同相输入端接地，所述第一电压放大器的输出端与所述第二电压放大器的反相输入端连接，所述第二电压放大器的同相输入端连接于所述第二电压放大器的反相输入端与所述第一电压放大器的输出端之间，所述第二电压放大器的输出端与第三电压放大器的同相输入端连接。

所述缓冲器的输入端与第一电源连接，所述缓冲器的输出端与第四电压放大器的同相输入端连接，所述第四电压放大器的反相输入端与所述第四电压放大器的输出端连接，所述第四电压放大器的输出端与所述第一数模转换器的参考电压输入端连接。

所述第一数模转换器的输出端分别与第五电压放大器的反相输入端及第三电压放大器的同相输入端连接，所述第一数模转换器的接地端接地，所述第一数模转换器的接地端还与所述第五电压放大器的同相输入端连接，所述第五电压放大器的输出端连接于所述第一数模转换器的输出端分别与第五电压放大器的反相输入端之间。

在本实施例中，图3为本实施例的主控单元5的具体实施方式。由于采用上述连接方式使得主控单元5可以接收直流信号采样单元2以及纹波电压测量单元1的信号，还可以控制交流调压单元4以及直流可调负载单元3。

作为上述方案的改进，所述纹波电压测量单元1包括：第一电流放大器、第二电流放大器、第三电流放大器、第一模数转换器、第一模拟开关以及直流转换器。在本实施例中，还包括如图4所示的电阻与电容。

所述第一电流放大器的同相输入端与所述直流电源测量端连接，所述第一电流放大器的反相输入端与所述第一电流放大器的输出端连接，所述第一电流放大器的输出端分别与所述第二电流放大器的输出端以及所述第一模拟开关的输出端连接，所述第一模拟开关的输入端与所述第二电源连接。

所述第二电流放大器的同相输入端接地，所述第二电流放大器的输出端与所述第三电流放大器的反相输入端连接，所述第三电流放大器的同相输入端接地，所述第三电流放大器的输出端与所述直流转换器的第一输入端连接，所述直流转换器的第一输出端与所述直流转换器的第二输入端连接，所述直流转换器的控制输入端连接于所述直流转换器的第一输出端与所述直流转换器的第二输入端之间，所述直流转换器的第二输出端与所述第一模数转换器连接。

在本实施例中，图4为本实施例的纹波电压测量单元1的具体实施方式。由于采用上述的连接方式，从而纹波电压测量单元1实现对纹波电压的有效值测量和校准。

作为上述方案的改进，所述直流电流测量单元包括：第六电压放大器、第七电压放大器、第一电压管理芯片以及第二模数转换器。在本实施例中，还包括如图5所示的电阻与电容。

所述第六电压放大器的反相输入端与所述直流电源测量端连接，所述第六电压放大器的同相输入端接地，所述第六电压放大器的输出端与所述第二模数转换器以及所述第一电压管理芯片输入端连接，所述第一电压管理芯片的同步控制端与所述直流电压测量单元。

所述第七电压放大器的同相输入端接地，所述第七电压放大器的反相输入端连接于所述第六电压放大器的输出端与所述第一电压管理芯片输入端之间，所述第七电压放大器的输出端与所述第七电压放大器的反相输入端连接。

在本实施例中，图5为本实施例的直流电流测量单元的具体实施方式。由于采用上述的连接方式，从而实现直流电流测量单元实现宽量程电流的精密测量和校准功能。

作为上述方案的改进，所述直流电压测量单元包括：第一放大器、第二放大器、第二模拟开关、第三模拟开关、第二电压管理芯片.在本实施例中，还包括如图6所示的电阻与电容。

所述第一放大器的反相输入端与所述直流电源测量端连接，所述第一放大器的同相输入端接地，所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的反相输入端连接，所述第二放大器的同相输入端接地，所述第二放大器的输出端与所述第二电压管理芯片的输入端连接，所述第二电压管理芯片的同步控制端与所述直流电流测量单元连接。

所述第二模拟开关的第一输入端与所述第一放大器的反相输入端连接，所述第二模拟开关的第一通信端与所述第一放大器的输出端连接，所述第二模拟开关的第二通信端与所述第一放大器的输出端连接；

所述第三模拟开关的第一通信端连接于所述第二模拟开关的第二通信端与所述第一放大器的输出端之间，所述第三模拟开关的第二通信端与所述第二放大器的输出端连接，所述第三模拟开关的输入端连接于所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的反相输入端之间。

在本实施例中，图6为本实施例的直流电压测量单元的具体实施方式。由于采用上述的连接方式，从而实现直流稳定电源的输出电压精确测量功能和短期稳定性计算分析校准功能。

本实用新型实施例还提供一种直流电源计量参数的校准设备，包括：所述的直流电源计量参数的校准电路。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的一种直流电源计量参数的校准设备由于采用本实用新型的直流电源计量参数的校准电路，使得校准功能集成在同一设备中，从而仪器携带更方便；且避免了人工对操作测量仪器，使得计量的结果更准确，从而提高校准效率。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上技术方案以及构思，做出其它各种等效的改变以及变形，而所有的这些改变和变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流电源计量参数的校准电路，其特征在于，包括：交流调压输出端、直流电源测量端、直流负载输入端、用于校准电压调整率的交流调压单元、用于校准负载调整率的直流可调负载单元、用于测量直流电压及直流电流的直流信号采样单元、用于测量纹波电压的纹波电压测量单元以及用于接收测量电压调整率、测量负载调整率、测量直流电压、直流电流及纹波电压并根据电压调整率、负载调整率进行校准的主控单元；

所述交流调压单元的输出端与所述交流调压输出端连接，所述交流调压单元的受控端与所述主控单元的控制端连接；

所述直流信号采样单元的测量端以及所述纹波电压测量单元的测量端分别与所述直流电源测量端连接；所述直流信号采样单元的输出端以及所述纹波电压测量单元的输出端分别与所述主控单元的输入端连接；

所述直流可调负载单元的输入端与所述直流负载输入端连接，所述直流可调负载单元的受控端与所述主控单元的控制端连接。

2.如权利要求1所述的直流电源计量参数的校准电路，其特征在于，所述直流信号采样单元包括：用于测量直流电压的直流电压测量单元及用于测量直流电流的直流电流测量单元；

所述直流电压测量单元的测量端以及所述直流电流测量单元的测量端分别与所述直流电源测量端连接，所述直流电压测量单元的同步控制端与所述直流电流测量单元的同步控制端连接。

3.如权利要求1所述的直流电源计量参数的校准电路，其特征在于，所述电路还包括：显示单元；

所述显示单元与所述主控单元连接。

4.如权利要求1所述的直流电源计量参数的校准电路，其特征在于，所述电路还包括：键盘电路；

所述键盘电路的输出端与所述主控单元的输入端连接。

5.如权利要求1所述的直流电源计量参数的校准电路，其特征在于，所述直流可调负载单元包括：至少一个直流可调负载。

6.如权利要求1所述的直流电源计量参数的校准电路，其特征在于，所述主控单元包括：缓冲器、功率放大器、第一电压放大器、第二电压放大器、第三电压放大器、第四电压放大器、第五电压放大器、第一电源以及第一数模转换器；

所述功率放大器同相输入端分别与所述直流信号采样单元的输出端以及所述纹波电压测量单元的输出端连接，所述功率放大器反相输入端与所述功率放大器的输出端连接，所述功率放大器的输出端与所述第一电压放大器的反相输入端连接，所述第一电压放大器的同相输入端接地，所述第一电压放大器的输出端与所述第二电压放大器的反相输入端连接，所述第二电压放大器的同相输入端连接于所述第二电压放大器的反相输入端与所述第一电压放大器的输出端之间，所述第二电压放大器的输出端与第三电压放大器的同相输入端连接；

所述缓冲器的输入端与第一电源连接，所述缓冲器的输出端与第四电压放大器的同相输入端连接，所述第四电压放大器的反相输入端与所述第四电压放大器的输出端连接，所述第四电压放大器的输出端与所述第一数模转换器的参考电压输入端连接；

所述第一数模转换器的输出端分别与第五电压放大器的反相输入端及第三电压放大器的同相输入端连接，所述第一数模转换器的接地端接地，所述第一数模转换器的接地端还与所述第五电压放大器的同相输入端连接，所述第五电压放大器的输出端连接于所述第一数模转换器的输出端分别与第五电压放大器的反相输入端之间。

7.如权利要求1所述的直流电源计量参数的校准电路，其特征在于，所述纹波电压测量单元包括：第一电流放大器、第二电流放大器、第三电流放大器、第一模数转换器、第一模拟开关以及直流转换器；

所述第一电流放大器的同相输入端与所述直流电源测量端连接，所述第一电流放大器的反相输入端与所述第一电流放大器的输出端连接，所述第一电流放大器的输出端分别与所述第二电流放大器的输出端以及所述第一模拟开关的输出端连接，所述第一模拟开关的输入端与第二电源连接；

所述第二电流放大器的同相输入端接地，所述第二电流放大器的输出端与所述第三电流放大器的反相输入端连接，所述第三电流放大器的同相输入端接地，所述第三电流放大器的输出端与所述直流转换器的第一输入端连接，所述直流转换器的第一输出端与所述直流转换器的第二输入端连接，所述直流转换器的控制输入端连接于所述直流转换器的第一输出端与所述直流转换器的第二输入端之间，所述直流转换器的第二输出端与所述第一模数转换器连接。

8.如权利要求2所述的直流电源计量参数的校准电路，其特征在于，所述直流电流测量单元包括：第六电压放大器、第七电压放大器、第一电压管理芯片以及第二模数转换器；

所述第六电压放大器的反相输入端与所述直流电源测量端连接，所述第六电压放大器的同相输入端接地，所述第六电压放大器的输出端与所述第二模数转换器以及所述第一电压管理芯片输入端连接，所述第一电压管理芯片的同步控制端与所述直流电压测量单元；

所述第七电压放大器的同相输入端接地，所述第七电压放大器的反相输入端连接于所述第六电压放大器的输出端与所述第一电压管理芯片输入端之间，所述第七电压放大器的输出端与所述第七电压放大器的反相输入端连接。

9.如权利要求2所述的直流电源计量参数的校准电路，其特征在于，所述直流电压测量单元包括：第一放大器、第二放大器、第二模拟开关、第三模拟开关、第二电压管理芯片；

所述第一放大器的反相输入端与所述直流电源测量端连接，所述第一放大器的同相输入端接地，所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的反相输入端连接，所述第二放大器的同相输入端接地，所述第二放大器的输出端与所述第二电压管理芯片的输入端连接，所述第二电压管理芯片的同步控制端与所述直流电流测量单元连接；

所述第二模拟开关的第一输入端与所述第一放大器的反相输入端连接，所述第二模拟开关的第一通信端与所述第一放大器的输出端连接，所述第二模拟开关的第二通信端与所述第一放大器的输出端连接；

所述第三模拟开关的第一通信端连接于所述第二模拟开关的第二通信端与所述第一放大器的输出端之间，所述第三模拟开关的第二通信端与所述第二放大器的输出端连接，所述第三模拟开关的输入端连接于所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的反相输入端之间。

10.一种直流电源计量参数的校准设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的直流电源计量参数的校准电路。

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