本发明属于电子测量，更为具体地讲，涉及一种dcdc型源测量单元。
背景技术：
1、源测量单元(source measure unit，简称smu)是一种用于精确测量电流和电压的仪器，通常用于电子测试和测量应用。smu结合了电源和测量设备的功能，能够在同一设备中提供源电流或电压，并同时测量相应的电流或电压值，从而简化了测试系统的配置和连接。这种设备广泛应用于半导体、材料科学、电子元件测试和其他需要精确电气测量的领域。
2、现有源测量单元具有三个发展方向，一是提高测量精度，二是提高测量带宽，三是提高效率和输出功率。
3、如图1所示，源测量单元可以作为四象限电源，四象限电源顾名思义就是其可以输出正电压正电流(一象限)、负电压正电流(二象限)、负电压负电流(三象限)和正电压负电流(四象限)。
4、由于功率运算放大器在正负双电源的供电条件下可以实现四象限电源功能，所以传统源测量单元采用功率运算放大器作为输出级。虽然功率运算放大器具有设计简单，输出带宽大、输出噪声小等优点，但其却存在一个天然缺陷就是在小电压、大电流输出情况时效率极低，严重限制了源测量单元的输出功率。举例说明，在功率运算放大器±xv供电，输出yv电压，za电流时，其输出效率为：
5、
6、由上式可知在小电压、大电流输出时，功率运算放大器的输出效率极低，内部热功耗极大，所以功率运放型源测量单元无法实现大功率输出。
7、使用dcdc作为源测量单元输出级，可以实现大功率输出，同时仪器设备供电普遍为单电源供电，如何通过单电源供电实现dcdc的四象限输出的成为待解决的关键问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种dcdc型源测量单元，在单电源供电情况下，实现dcdc作为输出级的四象限输出。
2、为实现上述发明目的，本发明dcdc型源测量单元，包括上位机，用于设置输出的电压值、电流值，其特征在于，还包括：
3、第一控制器，用于接收来自上位机输出的电压值、电流值；
4、可调buck-boost dcdc电路，用于将单电源的电压vcc转换为电压vpp：第一控制器根据来自上位机的电压值，通过控制一dac输出不同的电压来控制可调buck-boost dcdc电路输出不同的电压，实现电压档位变换，输出的电压vpp通过二极管送往双向隔离dcdc电路的输入端，其中，二极管的正端连接电压vpp，二极管的负端连接双向隔离dcdc电路的输入端，可调buck-boost dcdc电路的地与单电源的地gnd1连接；
5、隔离电路、第二控制器以及电子负载，第一控制器接收的来自上位机输出的电压值、电流值经过隔离电路发送给第二控制器；
6、双向隔离dcdc电路，包括两组变压器t1、t2，其中，变压器t1原边两端接mos开关管q1，电压vpp接变压器t1原边一端，该端为同名端，变压器t1原边另一端通过mos开关管q2接地gnd1，变压器t1副边中心抽头，抽头处作为隔离后的地gnd2，变压器t1副边的同名端通过mos开关管q4输出到整流电路，得到负电压-vdd，变压器t1副边的异名端通过mos开关管q3输出到另一整流电路，得到正电压+vdd；变压器t2原边两端接mos开关管q5，mos开关管q3与另一整流电路的连接端接变压器t2原边一端，该端为同名端，变压器t2原边另一端通过mos开关管q6接地gnd2，变压器t2副边的同名端接地gnd1，变压器t2副边的异名端通过mos开关管q7输出到电子负载正端，电子负载的地端接地gnd1；
7、通过控制开关管的导通关断时间来调整双向隔离dcdc电路输出功率：其mos管开关q1、q2、q7由第一控制器直接控制，mos开关管q3、q4、q5、q6第一控制器通过隔离电路进行控制：当dcdc型源测量单元作为源输出正电流时，变压器t1工作，变压器t2不工作，t1变压器相关mos开关管操作为：首先mos开关管q2导通，mos开关管q1、q3、q4关断，变压器t1原边充电，原边同名端为正，电流从原边同名端流入，原边异名端流出，经过mos开关管q2到地gnd1，此时，变压器t1副边由于mos开关管q3、q4关断积累能量，然后mos开关管q2关断，mos开关管q1、q3、q4导通，变压器t1原边放电，原边同名端为负，电流从异名端经mos开关管q1流入同名端，变压器t1副边放电，副边异名端输出电流经mos开关管q3输出到另一整流电路，得到正电压+vdd并输出到可调双向buck-boost dcdc电路，副边同名端输出负电流通过mos开关管q4输出到整流电路，得到负电压-vdd并输出到可调双向buck-boost dcdc电路，采用恒频pwm控制方式，通过调整mos开关管q1～q4的占空比来进行变换器t1的功率传输控制，变压器t2相关mos开关管操作为：mos开关管q5导通、mos开关管q6、q7关断，变压器t2不工作；
8、当dcdc型源测量单元作为负载吸收负电流时，变压器t1工作方式和作为源时一致，变压器t2开始工作：首先mos开关管q6导通，mos开关管q5、q7关断，变压器t2原边充电，原边同名端为正，电流从原边同名端流入，原边异名端流出，经过mos开关管q6到地gnd2，此时，变压器t2副边由于mos开关管q7关断积累能量，然后mos开关管q6关断，mos开关管q5、q7导通，变压器t2原边放电，原边同名端为负，电流从异名端经mos开关管q5流入同名端，变压器t1副边放电，副边异名端输出电流经mos开关管q7输出到电子负载，采用恒频pwm控制方式，通过调整mos开关管q5～q7各个开关管的占空比来进行电子负载的吸收功率控制；
9、第二控制器通过模数转换器adc1采集双向隔离dcdc电路输出的负电压-vdd，通过模数转换器adc2采集双向隔离dcdc电路输出的正电压+vdd，然后经过隔离电路返回第一控制器，形成闭环控制以实现功率传输控制以及吸收功率控制；
10、可调双向buck-boost dcdc电路，作为dcdc型源测量单元的输出驱动级，包括上mos开关管、下mos开关管以及lc滤波器，双向隔离dcdc电路的正电压+vdd输出经过上mos开关管、下mos开关管到负电压-vdd输出，上mos开关管、下mos开关管之间连接处与lc滤波器连接，连接处的电压经过lc滤波器的电感输出负电压-vdd到正电压+vdd的可调电压，lc滤波器的滤波电容接到其电感输出端到地gnd2；
11、可调双向buck-boost dcdc电路输出的可调电压连接到被测器件的电压输入端，被测器件的地与隔离后的地gnd2连接；
12、当以地gnd2为参考输出正电压正电流即一象限电压电流时，可调双向buck-boostdcdc电路输出以-vdd为参考的正电压正电流，正电压大于gnd2，小于vdd；当以地gnd2为参考输出负电压正电流即二象限电压电流时，可调双向buck-boost dcdc电路输出以-vdd为参考的正电压正电流，正电压大于-vdd，小于gnd2；当以地gnd2为参考输出负电压负电流即三象限电压电流时，可调双向buck-boost dcdc电路输出以-vdd为参考的正电压负电流，正电压大于-vdd，小于gnd2；当以地gnd2为参考输出正电压负电流即四象限电压电流时，可调双向buck-boost dcdc电路输出以-vdd为参考的正电压负电流，正电压大于gnd2，小于vdd；第二控制器通过模数转换器adc3采集可调双向buck-boost dcdc电路输出的可调电压，通过模数转换器adc4采集可调双向buck-boost dcdc电路输出的电流，采集的可调电压、电流传输至第二控制器，根据来自上位机输出的电压值、电流值进行运算，并输出相应的占空比，控制双向buck-boost dcdc电路的上mos开关管、下mos开关管，达到四个象限电压电流输出。
13、本发明的发明目的是这样实现的：
14、本发明dcdc型源测量单元包括第一、第二fpga控制器、可调buck-boost电路、双向隔离dcdc电路、电子负载、可调双向buck-boost dcdc电路，其中，第一、二控制器为整个dcdc型源测量单元的控制部分，可调buck-boost电路用于调整输入双向隔离dcdc电源的电压，实现不同硬件档位电压，还可简化双向隔离dcdc电路的变压器设计，双向隔离dcdc电路用于提供后级隔离输出的正负电源，电子负载用于消耗双向隔离dcdc电源吸收的电流，可调双向buck-boost dcdc电源用于实现输出电压的快速变换以及强大的输出驱动能力，可以输出电流也可以吸收电流。本发明采用dcdc型电源架构提高设备的整体效率和功率，采用双向隔离dcdc电源实现了双电源供给和功率反灌，采用可调双向buck-boost dcdc电源实现高效率、高功率输出级。相比现有技术，本发明具有配置灵活、高效率和高输出功率的优点。
1.一种dcdc型源测量单元，包括上位机，用于设置输出的电压值、电流值，其特征在于，还包括：
