專利名稱：一種檢測(cè)儀表輸出極性程控轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種檢測(cè)儀表輸出極性程控轉(zhuǎn)換器，主 要用于LED芯片和器件的光電特性檢測(cè)。
背景技術(shù)：
各種電參數(shù)檢測(cè)儀表多數(shù)具有電流方向自動(dòng)識(shí)別電路，識(shí)別結(jié)果通過顯示界面告 知操作者，但較少具有輸出電極自動(dòng)換向功能，既使具有類似功能，也多采用各類繼電器實(shí) 現(xiàn)。對(duì)大批量生產(chǎn)的LED芯片及器件制造企業(yè)而言，若每顆LED芯片或器件的正、反向電特 性均需檢測(cè)，其在線的光/電參數(shù)檢測(cè)儀表每完成一次檢測(cè)，輸出極性至少變換一次，繼電 器的開關(guān)壽命難以滿足要求，因而目前很多企業(yè)僅采用實(shí)驗(yàn)室抽檢或正向特性全檢、反向 特性抽檢的方式進(jìn)行測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種檢測(cè)儀表輸出極性程控轉(zhuǎn)換器。 本實(shí)用新型包括順序互連的電源模塊、程控極性轉(zhuǎn)換模塊和輸出電極。 程控極性轉(zhuǎn)換模塊包括微處理器、D/A轉(zhuǎn)換子模塊、H橋開關(guān)子模塊、A/D轉(zhuǎn)換子模
塊和串口通訊子模塊。D/A轉(zhuǎn)換子模塊、H橋開關(guān)子模塊、A/D轉(zhuǎn)換子模塊和串口通訊子模
塊分別與微處理器連接，D/A轉(zhuǎn)換子模塊通過H橋開關(guān)子模塊與A/D轉(zhuǎn)換子模塊連接。 D/A轉(zhuǎn)換子模塊包括D/A轉(zhuǎn)換芯片、信號(hào)放大電路和功率放大電路；A/D轉(zhuǎn)換子模
塊包括A/D轉(zhuǎn)換芯片和程控放大電路；串口通訊子模塊由兩片RS232芯片組成，形成兩個(gè)串
口信號(hào)通道。 H橋開關(guān)子模塊由4個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管、一個(gè)采樣電阻和輸出電極接頭組成，采樣電
阻兩端與A/D轉(zhuǎn)換子模塊的程控放大電路相連，輸出電極接頭分別連接輸出電極。 本實(shí)用新型的工作原理接通工作電源，電源模塊為程控極性轉(zhuǎn)換模塊的各子模
塊供電。程控極性轉(zhuǎn)換模塊中的微處理器完成硬件初始化工作，設(shè)置極性判斷電壓，發(fā)出橋
路開啟命令。極性判斷電壓經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換子模塊輸出到H橋開關(guān)子模塊，H橋開關(guān)子模塊根據(jù)
微處理器發(fā)出的橋路開啟命令，打開相應(yīng)橋路使極性判斷電壓加載到輸出電極，此時(shí)流經(jīng)
采樣電阻的電流由A/D轉(zhuǎn)換子模塊采樣、放大并傳送到微處理器，微處理器根據(jù)電流大小
判斷輸出極性是否符合要求，若不符合要求則變更橋路開啟命令，重復(fù)上述工作過程，實(shí)現(xiàn)
輸出電極極性的程控轉(zhuǎn)換。串口通訊子模塊具有兩個(gè)串口通道， 一個(gè)實(shí)現(xiàn)和PC機(jī)互連，另
一個(gè)實(shí)現(xiàn)和人機(jī)界面互連，當(dāng)極性判斷電壓需要手動(dòng)設(shè)置或在線修改時(shí)，既可以通過PC機(jī)
也可以通過人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)。 本實(shí)用新型利用場(chǎng)效應(yīng)管響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、功耗小、噪聲低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)， 采用由場(chǎng)效應(yīng)管組成的H橋開關(guān)電路進(jìn)行輸出極性變換，實(shí)現(xiàn)了一種具有速度快、壽命長(zhǎng) 的可程控輸出極性轉(zhuǎn)換器，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造成本低。

圖1為本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中程控極性轉(zhuǎn)換模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2中H橋開關(guān)子模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，檢測(cè)儀表輸出極性程控轉(zhuǎn)換器包括順序互連的電源模塊1、程控極性 轉(zhuǎn)換模塊2和輸出電極3。 如圖2所示，程控極性轉(zhuǎn)換模塊2包括微處理器2-1、 D/A轉(zhuǎn)換子模塊2_2、 H橋開 關(guān)子模塊2-3、 A/D轉(zhuǎn)換子模塊2-4和串口通訊子模塊2-5。 D/A轉(zhuǎn)換子模塊2-2、 H橋開關(guān) 子模塊2-3、 A/D轉(zhuǎn)換子模塊2-4和串口通訊子模塊2-5分別與微處理器2_1連接，D/A轉(zhuǎn) 換子模塊2-2通過H橋開關(guān)子模塊2-3與A/D轉(zhuǎn)換子模塊2_4連接。 如圖3所示，H橋開關(guān)子模塊2-3由4個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管Ql Q4、一個(gè)采樣電阻Rs 和輸出電極接頭a、b組成，采樣電阻Rs兩端與A/D轉(zhuǎn)換子模塊2-4的程控放大器PGA204BP 相連，輸出電極接頭a、 b連接輸出電極3。 電源模塊通過LM338提供+24V、通過MC7815T提供+15V、通過LM7915CT提供-15V、 通過LM338提供+5乂、通過MC7905T提供-5V、通過SPX1117M-3. 3提供+3. 3V電源，分別為
程控極性轉(zhuǎn)換模塊的各子模塊供電。 程控極性轉(zhuǎn)換模塊中的微處理器2-1采用raiLIP公司的LPC2214芯片，工作電壓 是+3. 3V，工作主頻為11.0592MHz。 微處理器輸出D/A轉(zhuǎn)換芯片的片選、時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信息經(jīng)74HC14兩級(jí)反向驅(qū)動(dòng)后， 與D/A轉(zhuǎn)換子模塊2-1中的D/A轉(zhuǎn)換芯片相連；相關(guān)控制信號(hào)與圖3所示的H橋開關(guān)子模 塊2-3中的4個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管Ql、 Q2和Q3、 Q4的控制端CTR1、 CTR2、 CTR3和CTR4分別相 連，控制橋路的開啟；微處理器輸出A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)控制信號(hào)經(jīng)PLD芯片ATF16V8B15PI組合 后，與A/D轉(zhuǎn)換子模塊2-4中的A/D轉(zhuǎn)換芯片LTC1606AIG相連，形成A/D轉(zhuǎn)換所需的讀/ 轉(zhuǎn)換控制信號(hào)和片選信號(hào)，并經(jīng)數(shù)據(jù)緩沖器SN74LVC4245DW與A/D轉(zhuǎn)換芯片LTC1606AIG的 數(shù)據(jù)端相連，接收轉(zhuǎn)換結(jié)果，PLD芯片ATF16V8B15PI和數(shù)據(jù)緩沖器SN74LVC4245DW的工作 電壓均為+5V ;微處理器通過雙通道光偶HCPL2630產(chǎn)生兩組串口信號(hào)，分別與串口通訊子 模±央2-5的兩個(gè)RS232串口芯片SP3232EEY互連，光偶HCPL2630和串口芯片SP3232EEY的 工作電壓均為+5V。 D/A轉(zhuǎn)換子模塊2-2由D/A轉(zhuǎn)換芯片MAX541AEPA、信號(hào)放大電路和功率放大電路 組成。信號(hào)放大電路包括一級(jí)跟隨級(jí)、兩級(jí)信號(hào)放大、一級(jí)功率放大，D/A轉(zhuǎn)換子模塊2-2 的輸出電壓傳送到H橋開關(guān)子模塊2-3，作為H橋路的工作電壓V+。其中，D/A轉(zhuǎn)換芯片 MAX541AEPA的工作電壓為+5￥，運(yùn)算放大器0P-77E、 0P-27E和0P-37E的工作電壓為+24V 和-5V，功放級(jí)的工作電壓為+24V。 A/D轉(zhuǎn)換子模塊2-4由A/D轉(zhuǎn)換芯片LTC1606AIG和程控放大電路組成。程控放大 器PGA204BP的輸出經(jīng)運(yùn)算放大器0P-77E放大后，與A/D轉(zhuǎn)換芯片相連，A/D轉(zhuǎn)換芯片經(jīng)數(shù) 據(jù)緩沖器SN74LVC4245DW與微處理器2_1相連。其中，A/D轉(zhuǎn)換芯片LTC1606AIG的工作電 壓為+5V，程控放大器PGA204BP工作電壓為+15V和-15V,運(yùn)算放大器0P-77E此處的工作
4電壓也為+15V和-15V。 該檢測(cè)儀表輸出極性程控轉(zhuǎn)換器實(shí)施過程如下。 接通工作電源后，微處理器2-1完成硬件初始化工作，設(shè)置極性判斷電壓，發(fā)出橋 路開啟命令首先，微處理器輸出的D/A轉(zhuǎn)換芯片的片選、時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信息經(jīng)74HC14兩級(jí)反 向驅(qū)動(dòng)后，輸出到D/A轉(zhuǎn)換子模塊2-1中的D/A轉(zhuǎn)換芯片MAX541AEPA，產(chǎn)生D/A轉(zhuǎn)換所需的 片選、時(shí)鐘和輸入數(shù)據(jù)信號(hào)；同時(shí)，微處理器2-1控制圖3所示的H橋開關(guān)子模塊2-3中的 4個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管Ql、 Q2、 Q3和Q4的控制端CTR1、 CTR2、 CTR3和CTR4，使CTR1和CTR4為 高，CTR2和CTR3為低。 D/A轉(zhuǎn)換子模塊2-2的D/A轉(zhuǎn)換芯片MAX541AEPA收到微處理器2_1的轉(zhuǎn)換命令和 待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后完成D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)一級(jí)跟隨、兩級(jí)放大、一級(jí)功率放大，輸出電壓傳 送到H橋開關(guān)子模塊2-3的工作電壓V+端，因CTR1和CTR4為高，故Ql和Q4開啟，電流方 向?yàn)閂+ — Ql — b — a — Rs — Q4 — GND，輸出極性b+、a-。 H橋開關(guān)子模塊2-3中的采樣電阻Rs兩端的電壓輸出到A/D轉(zhuǎn)換子模塊2-4的程 控放大器PGA204BP，程控放大器根據(jù)微處理器2-l設(shè)置的放大比放大該采樣電壓，再經(jīng)運(yùn) 算放大器0P-77E放大并輸出到A/D轉(zhuǎn)換芯片，微處理器2-1經(jīng)數(shù)據(jù)緩沖器SN74LVC4245DW， 讀取A/D轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換結(jié)果，即為采樣電阻兩端的電壓，除以采樣電阻值后，得到流經(jīng)輸 出電極ab的電流，該電流絕對(duì)值和設(shè)定閾值比較，如果小于設(shè)定閾值，則說明輸出電極極 性不是期望極性，因此改變圖3所示的H橋開關(guān)子模塊2-3的開關(guān)方向，即使4個(gè)N型場(chǎng)效 應(yīng)管Q1、Q2、Q3和Q4的控制端CTR1和CTR4為低，CTR2和CTR3為高，因CTR2和CTR3為高， 故Q2和Q3開啟，電流方向?yàn)镼2和Q3開啟，電流方向?yàn)閂+ — Q3 — Rs — a — b — Q2 — GND， 輸出極性a+、 b-，實(shí)現(xiàn)輸出極性換向。 另外，由于程控極性轉(zhuǎn)換模塊2包含串口通訊子模塊，該具有兩個(gè)串口通道，一個(gè) 實(shí)現(xiàn)和PC機(jī)互連，另一個(gè)實(shí)現(xiàn)和人機(jī)界面互連，因此極性判斷電壓既可以由程序預(yù)置，也 可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)設(shè)置或在線修改，即可以通過PC機(jī)或人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)設(shè)置或修改。
權(quán)利要求一種檢測(cè)儀表輸出極性程控轉(zhuǎn)換器，包括順序互連的電源模塊、程控極性轉(zhuǎn)換模塊和輸出電極，其特征在于所述的程控極性轉(zhuǎn)換模塊包括微處理器、D/A轉(zhuǎn)換子模塊、H橋開關(guān)子模塊、A/D轉(zhuǎn)換子模塊和串口通訊子模塊；D/A轉(zhuǎn)換子模塊、H橋開關(guān)子模塊、A/D轉(zhuǎn)換子模塊和串口通訊子模塊分別與微處理器連接，D/A轉(zhuǎn)換子模塊通過H橋開關(guān)子模塊與A/D轉(zhuǎn)換子模塊連接；所述的D/A轉(zhuǎn)換子模塊包括D/A轉(zhuǎn)換芯片、信號(hào)放大電路和功率放大電路；所述的A/D轉(zhuǎn)換子模塊包括A/D轉(zhuǎn)換芯片和程控放大電路；所述的串口通訊子模塊由兩片RS232芯片組成，形成兩個(gè)串口信號(hào)通道；所述的H橋開關(guān)子模塊由4個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管、一個(gè)采樣電阻和輸出電極接頭組成，采樣電阻兩端與A/D轉(zhuǎn)換子模塊的程控放大電路相連，輸出電極接頭分別連接輸出電極。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)儀表輸出極性程控轉(zhuǎn)換器。本實(shí)用新型包括順序互連的電源模塊、程控極性轉(zhuǎn)換模塊和輸出電極。程控極性轉(zhuǎn)換模塊中D/A轉(zhuǎn)換子模塊、H橋開關(guān)子模塊、A/D轉(zhuǎn)換子模塊和串口通訊子模塊分別與微處理器連接，D/A轉(zhuǎn)換子模塊通過H橋開關(guān)子模塊與A/D轉(zhuǎn)換子模塊連接。H橋開關(guān)子模塊由4個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管、一個(gè)采樣電阻和輸出電極接頭組成，采樣電阻兩端與A/D轉(zhuǎn)換子模塊的程控放大電路相連，輸出電極接頭分別連接輸出電極。本實(shí)用新型采用由場(chǎng)效應(yīng)管組成的H橋開關(guān)電路進(jìn)行輸出極性變換，實(shí)現(xiàn)了一種具有速度快、壽命長(zhǎng)的可程控輸出極性轉(zhuǎn)換器，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造成本低。
文檔編號(hào)G01R31/26GK201514425SQ20092019935
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者薛凌云, 黃偉 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)