[发明专利]具有多重保护的脉冲电流源

摘要

本发明的具有多重保护的脉冲电流源属于电子技术的技术领域，结构有单片机模块(1)、高压储能模块(2)、脉宽调节模块(3)、脉冲驱动模块(4)、脉冲显示模块(5)、指示灯驱动模块(6)、按键输入模块(7)、开关信号产生模块(8)、过流控制模块(9)和前面板(10)。本发明利用单片机控制，使用更灵活，功能更丰富，升级换代更方便，输出脉冲形状好，另外本发明还具有上电冲击保护、过流保护、限流保护等多重保护功能，使用安全性高。

主权项

一种具有多重保护的脉冲电流源，结构有脉冲显示模块(5)和前面板(10)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、高压储能模块(2)、脉宽调节模块(3)、脉冲驱动模块(4)、指示灯驱动模块(6)、按键输入模块(7)、开关信号产生模块(8)和过流控制模块(9)；所述的单片机模块(1)的结构为，单片机U1的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C1和电容C2接数字地，排阻Rp的公共端1脚接+5V电源，其余引脚分别接单片机U1的端口P00～端口P07，电平转换芯片U2的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VDD通过电容C3接+5V电源，端口VEE通过电容C4接数字地，端口C2+和端口C2‑之间接电容C5，端口C1+和端口C1‑之间接电容C6，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J3的3脚和2脚，D形接口J3的5脚接数字地，所述的单片机U1的型号是STC89C51，电平转换芯片U2的型号是MAX232，D形接口J3是一个9针D形接口；所述的开关信号产生模块(8)的结构为，555定时器U12的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口RST接+5V电源，端口DISC通过电阻R32接+5V电源，端口DISC通过电阻R33接端口THR和端口TRIG，端口TRIG通过电容C24接数字地，端口CVOLT通过电容C25接数字地，端口OUT作为开关信号产生模块(8)的输出端记为端口SW_Pulse，所述的555定时器U12的型号是TLC555；所述的高压储能模块(2)的结构为，二输入与非门U3A的一个输入端接开关信号产生模块(8)的端口SW_Pulse和二输入与非门U3C的一个输入端，二输入与非门U3A的另一个输入端接二输入与非门U3B的输出端和N沟道场效应管Q1的栅极，二输入与非门U3A的输出端接二输入与非门U3B的一个输入端，二输入与非门U3B的另一个输入端接二输入与非门U3C的输出端，二输入与非门U3C的另一个输入端接运放U4A的输出端，运放U4A的8脚和4脚分别接+5V电源和数字地，同相输入端接稳压二极管D2的负极并通过电阻R1接+5V电源，稳压二极管D2的正极接数字地，运放U4A的反相输入端通过电阻R2接模拟地并通过电阻R3接数字电位器U5的端口W，数字电位器U5的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C7接数字地，端口SCL通过电阻R6接单片机U1的端口P20，端口SDA通过电阻R5接单片机U1的端口P21，端口通过电阻R4接+5V电源，端口A作为高压储能模块(2)的一个输出端记为端口H_Vdc_Ref接N沟道场效应管Q1的漏极、肖特基二极管D1的正极并通过电感L1接+12V电源，N沟道场效应管Q1的源极接模拟地，肖特基二极管D1的负极作为高压储能模块(2)的另一个输出端记为端口H_Vdc并通过相互并联的电容C8、C9、C10、C11和C12接模拟地，所述的数字电位器U5的型号是AD5272BRMZ‑100；所述的按键输入模块(7)的结构为，反相施密特触发器U11B的输入端通过电阻R15接插座J4的1脚、通过电阻R14接+5V电源并通过电容C20接数字地，输出端接单片机U1的端口P14，反相施密特触发器U11C的输入端通过电阻R17接插座J4的2脚、通过电阻R16接+5V电源并通过电容C21接数字地，输出端作为按键输入模块(7)的一个输出端记为端口Enable，反相施密特触发器U11D的输入端通过电阻R19接插座J4的3脚、通过电阻R18接+5V电源并通过电容C22接数字地，输出端接单片机U1的端口INT0，反相施密特触发器U11E的输入端通过电阻R21接插座J4的4脚、通过电阻R20接+5V电源并通过电容C23接数字地，输出端接单片机U1的端口INT1；所述的脉宽调节模块(3)的结构为，三输入与门U6的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口C接按键输入模块(7)的端口Enable，端口Y作为脉宽调节模块(3)的输出端记为端口Pulse_LC，端口A接单片机U1的端口P24并通过电阻R7接NPN三极管Q3的基极，端口B接数字电位器U7的端口A并通过电容C13接数字地，NPN三极管Q3的射极接数字地，集电极接电位器W1的抽头端并通过电阻R8接+5V电源，电位器W1的一个固定端接数字电位器U7的端口W，数字电位器U7的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口ADDR和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口EXT_CAP通过电容C14接数字地，端口SCL通过电阻R11接单片机U1的端口P22，端口SDA通过电阻R10接单片机U1的端口P23，端口通过电阻R9接+5V电源，所述的三输入与门U6的型号是74LVC1G11，数字电位器U7的型号是AD5272BRMZ‑50；所述的脉冲驱动模块(4)的结构为，电位器W2的抽头端接脉宽调节模块(3)的端口Pulse_LC，电位器W2的一个固定端通过电容C17接模拟地并接MOSFET驱动芯片U8的端口IN A和端口IN B，MOSFET驱动芯片U8的端口VCC和端口GND分别接+12V电源和模拟地，端口EN A和EN B接+12V电源并通过相互并联的电容C15和电容C16接模拟地，端口OUT A和端口OUT B接二极管D3的正极并接PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的集电极接模拟地，二极管D3的负极接二极管D4的正极，二极管D4的负极接PNP三极管Q2的射极并接电阻R12和电容C18的一端，电阻R12和电容C18的另一端接在一起后接高速MOSFET芯片U9的端口G并通过电阻R13接模拟地，高速MOSFET芯片U9的1脚、3脚、4脚和6脚接模拟地，端口D接插座J1的2脚，插座J1的1脚接高压储能模块(2)的端口H_Vdc，所述的MOSFET驱动芯片U8的型号是IXDD404，高速MOSFET芯片U9的型号是DE275‑201N25A；所述的脉冲显示模块(5)的结构为，显示屏U10的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，端口EN、端口W/R和端口RS分别接单片机U1的端口P25、端口和端口端口VL和端口BL‑接数字地，端口BL+接电位器W3的抽头端，端口VDD接+5V电源并通过电容C19接数字地，端口VSS接数字地，电位器W3的一个固定端接+5V电源，所述的显示屏U10的型号为LCD1602；所述的指示灯驱动模块(6)的结构为，N沟道场效应管Q4的栅极通过电阻R23接单片机U1的端口P10，源极接数字地，漏极通过电阻R22接插座J3的1脚，N沟道场效应管Q5的栅极通过电阻R25接单片机U1的端口P11，源极接数字地，漏极通过电阻R24接插座J3的2脚，N沟道场效应管Q6的栅极通过电阻R27接单片机U1的端口P12，源极接数字地，漏极通过电阻R26接插座J3的3脚，N沟道场效应管Q7的栅极通过电阻R29接单片机U1的端口P13，源极接数字地，漏极通过电阻R28接插座J3的4脚，N沟道场效应管Q8的栅极通过电阻R31接按键输入模块(7)的端口Enable，源极接数字地，漏极通过电阻R30接插座J3的5脚；所述的过流控制模块(9)的结构为，AD转换芯片U13的端口VDD和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口VIN‑接数字地，端口接单片机U1的端口P17，端口SDATA接单片机U1的P15，端口SCLK接单片机U1的P16，端口VIN+接稳压二极管D6的负极、通过电阻R36接数字地并通过电阻R35接高压储能模块(2)的端口H_Vdc_Ref，端口VREF接稳压二极管D5的负极并通过电阻R34接+5V电源，稳压二极管D5和稳压二极管D6的正极均接数字地，所述的AD转换芯片U13的型号为AD7451；所述的前面板(10)的结构有，显示屏(1001)、参数调节旋钮(1002)、电源开关(1003)、电流输出指示灯(1004)、电流输出端口(1005)、脉冲限幅指示灯(1006)、脉冲幅度指示灯(1007)、脉冲宽度指示灯(1008)、重复频率指示灯(1009)、脉冲参数选择按钮(1010)和输出控制开关(1011)，其中，显示屏(1001)是脉冲显示模块(5)中所述的显示屏U10，型号为LCD1602，参数调节旋钮(1002)是一个旋转编码器，旋转编码器的1脚接按键输入模块(7)中插座J4的3脚，旋转编码器的2脚接按键输入模块(7)中插座J4的4脚，旋转编码器的3脚公共端接数字地，电源开关(1003)是整个装置是否通电的总开关，电流输出指示灯(1004)、脉冲限幅指示灯(1006)、脉冲幅度指示灯(1007)、脉冲宽度指示灯(1008)和重复频率指示灯(1009)是5个发光二极管，其正极均接+5V电源，负极分别接指示灯驱动模块(6)中插座J3的5脚、1脚、2脚、3脚和4脚，电流输出端口(1005)是一个SMA母头，其正极接脉冲驱动模块(4)中插座J1的1脚，负极接脉冲驱动模块(4)中插座J1的2脚，脉冲参数选择按钮(1010)的一个引脚接按键输入模块(7)中插座J4的1脚，另一个引脚接数字地，输出控制开关(1011)是一个钥匙开关，钥匙开关的一个引脚接按键输入模块(7)中插座J4的2脚，另一个引脚接数字地。