一種恆壓恆流電源的控制方法
2023-07-16 02:16:21
專利名稱：一種恆壓恆流電源的控制方法
技術領域：
本發明的一種恆壓恆流電源的控制方法涉及直流電源設備技術領域，特別是涉及 到具有恆壓恆流功能的直流電源設備技術領域。
背景技術：
當今社會，無論是在科研院所、實驗室、生產線，電源設備無處不在。而且，由於對 生產測試效率和輸出精度要求的不斷提高，對電源設備的可編程性、可監控性以及安全性 的需求也越來越迫切。可編程電源就是自身的某些功能或參數可以通過計算機軟體編程控制的電源。因 此，可編程電源一般配備了 RS-232、USB、LAN、GPIB等接口，通過這些接口可把電源集成到 自動化測試系統內，這樣就可與其他可編程儀器可共同組成測試效率極高的專業測試系 統。可編程電源有許多種類，可分為線性電源、開關電源、直流電源、交流電源等等。在可編 程線性直流電源中又可分為恆壓源、恆流源和恆壓恆流電源。其中，所述的恆壓恆流電源的整體結構框圖如圖1所示，其包括電源輸出端Si、 控制單元S2、鍵盤S3、顯示器S4、外圍接口 S5、電源輸出電路S6、A/D轉換器S7和D/A轉換 器S80在所述的恆壓恆流電源中，所述的鍵盤S3是人機互動最直接最常用的設備，用戶 可通過所述的鍵盤S3控制電源的輸出以及進行其它功能的設置。該顯示器S4主要作用是 監控和顯示電源的參數和狀態，包括設置參數、輸出參數、輸出狀態等等。該外圍接口 S5主 要包括RS232、GPIB、USB、LAN等接口形式，通過這些接口所述的電源可以連接外部計算機 或網絡，從而使用戶可以遠程監控所述的電源。所述的控制單元S2可以是CPU，CPU是整個系統的控制中心，系統的各個部分和資 源都由它來控制、調配和監控。所述的D/A轉換器S8用於將CPU輸出的數位訊號轉換為模 擬信號，然後，該模擬信號經由所述的電源輸出電路S6、所述的電源輸出端S 1輸出到用戶 的負載RL上。所述的測量電路S7，包括一個A/D轉換器，用來將電源輸出電路S6輸出的電壓和 電流轉換為數位訊號後輸出給CPU。所述的恆壓恆流電源，不同於傳統的恆壓電源或恆流電源，其電源輸出電路S6包 括有同時連接至所述的電源輸出端的恆壓輸出迴路CV和恆流輸出迴路CC。所述的恆壓恆流電源具有如下的輸出特性，即，當為恆壓恆流電源連接上一個負 載RL，且使所述的D/A轉換器為恆壓輸出迴路CV輸出一個電壓設定值Vs，結合參考圖1、5， 為恆流輸出迴路CC輸出一個電流設定值Is時。在^18>用戶負載RL時，所述的恆壓恆 流電源將自動工作在橫流模式下，即，此時，所述的電源輸出電路對應所述的電流設定值Is 輸出恆定的電流，而當Vs/Is <用戶負載RL時，所述的恆壓恆流電源將自動工作在橫壓模 式下，即，此時，所述的電源輸出電路對應所述的電壓設定值Vs輸出恆定的電壓。由於這種恆壓恆流電源的特殊性，如果用戶需要得到某一電源輸出時，首先需要同時設置電源的電壓和電流輸出的設定值，即設置恆壓輸出迴路CV的恆壓輸出值Vs和恆 流輸出迴路CC的恆流輸出值Is，然後再開啟電源的輸出。在現有技術中，這些操作是通過 電源的前面板上的鍵盤來現場進行的。但是，如果用戶需要電源實現定時輸出、或使電源按 照一定的程序，在不同的時間段輸出不同的電壓或電流，即使電源連續的輸出不同的電壓 或電流值，特別是在每個所述的時間段都比較短，而且要求輸出精確的情況下，上述的方法 就無法勝任了。這不僅是因為用設置面板進行設置用時較長，更重要的是其無法精確的控 制每組參數輸出的時間。解決上述的問題，最為常用的方法是通過所述的恆壓恆流電源的外圍接口連接一 臺計算機，或稱為上位機，利用所述的上位機編程實現恆壓恆流電源的連續電壓電流值變 化設置，並且實現精準的時間控制，然後藉此來控制電源就可以達到用戶的需求。但是，在 實際應用中，用戶往往並不具有上位機。且，利用上位機來控制恆壓恆流電源的輸出，往往 使操作者遠離電源設備，一旦負載出現異常情況，操作者往往無法作出及時的反應。
發明內容
本發明的主要目的在於解決現有技術中存在的問題，提供一種恆壓恆流電源的控 制方法，不僅可以實現對恆壓恆流電源的程序控制，且可以方便用戶觀察所述的恆壓恆流 電源的輸出情況。本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的一種恆壓恆流電源的編程方法，基於恆壓恆流電源實現，所述的恆壓恆流電源具 有一控制單元、一鍵盤單元、一顯示器、一外圍接口、一 A/D轉換器、一 D/A轉換器、一電源輸 出端及與所述電源輸出端連接的一電源輸出電路，所述控制單元分別連接所述鍵盤單元、 所述顯示器及所述外圍接口，所述控制單元通過所述D/A轉換器連接至所述電源輸出電 路，所述電源輸出電路通過所述A/D轉換電路連接至所述控制單元，其特徵在於該電源的 編程方法包括如下具體步驟(1)用戶選擇電源輸出通道，並選擇以編程電源輸出模式輸出；(2)判斷用戶所選電源輸出通道的緩衝區中是否已存儲有有效的編程電源；如果 已存在則執行步驟(5)，如果不存在則執行步驟(3)；(3)打開編程電源編輯界面，用戶通過設置面板編輯編程電源，並在顯示器上以波 形顯示方式顯示已編輯完成的編程電源波形圖；(4)將用戶編輯完成的編程電源存儲於該電源輸出通道的緩衝區中；(5)判斷所選電源輸出通道是否已經開啟；如果已經開啟則執行步驟(7)，如果沒 有開啟則執行步驟(6)；(6)開啟所選擇的電源輸出通道，執行步驟(7)；(7)通過所選電源輸出通道運行並輸出該編程電源，並在顯示器上以波形顯示方 式實時顯示輸出編程電源的波形。所述步驟(3)的編程電源的編輯過程具體包括如下步驟(31)檢查編程電源中已完成參數設定的電源輸出狀態階段數n，確定將要設定第 n+1階段電源輸出狀態的輸出參數；(32)設定此階段電源輸出狀態的電壓和電流值；
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(33)設定此階段電源輸出狀態的輸出時間，並在顯示器上以波形顯示方式同步顯 示此設定階段電源的波形圖；；(34)完成此階段電源輸出狀態的設定，並確定此階段是否為該編程電源的最後一 個電源輸出狀態階段；如果是，則完成編程電源的編輯；如果否，則返回步驟(31)。所述步驟(7)的編程電源的運行過程具體包括如下步驟(71)恆壓恆流電源讀取存儲於緩衝區的編程電源，裝載該編程電源的第一階段電 源輸出狀態的設定參數，按照該階段設定的電壓和電流值進行輸出；(72)運行一個時鐘周期後，將該階段設定的輸出時間減少一個時鐘周期，並在顯 示器上以波形顯示方式實時顯示該階段輸出的電源波形圖；(73)判斷此階段設定的輸出時間是否已經運行完；如果沒有運行完，則返回步驟 (72)，如果已經運行完，則執行步驟(74)；(74)判斷此階段是否為該編程電源的最後一個電源輸出狀態階段；如果不是，則 執行步驟(75)；如果是，則執行步驟(76)；(75)裝載該編程電源下一階段電源輸出狀態的設定參數，按照該階段設定的電壓 和電流值進行輸出，然後執行步驟(72)；(76)完成該編程電源的運行，並關閉該電源輸出通道。在所述步驟(72)中，顯示器在以波形顯示方式實時顯示該階段輸出的電源波形 圖時，還同時顯示該電源輸出階段所剩餘的運行時間。本發明的有益效果是通過該恆壓恆流電源的編程方法用戶可以完全脫離現有恆 壓恆流電源對上位機的依賴，直接在恆壓恆流電源本地完成對編程電源的編輯、控制和輸 出工作。
圖1為恆壓恆流電源整體結構框圖；圖2為恆壓恆流電源的編程方法流程圖；圖3為恆壓恆流電源的編程電源編輯流程圖；圖4為恆壓恆流電源的編程電源運行流程圖；圖5為恆壓恆流電源的模擬功率輸出和測量電路的性能說明圖；圖6為恆壓恆流電源的編程電源編輯界面示意圖；圖7為恆壓恆流電源的編程電源輸出顯示界面示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。本發明所設計的一種基於恆壓恆流電源本地完成編程電源的編輯和輸出的編程 方法是基於恆壓恆流電源實現的。該恆壓恆流電源結構如圖1所示，通常可以包括電源輸出端、控制單元CPU、鍵盤、顯示器、外圍接口、D/A轉換器、A/D轉換器、電源 輸出電路。該CPU是電源的控制部件，是整個電源系統的控制中心，電源系統的各個部分和 資源都由它來控制、調配和監控。該鍵盤是人機互動最直接最常用的方式，用戶可通過鍵盤 控制電源的輸出以及進行其它功能的設置。該顯示器主要作用是監控電源的參數和狀態，包括設置參數、輸出參數、輸出狀態等等。該外圍接口主要包括RS232、GPIB、USB、LAN等接 口形式，通過這些接口連接上位機或網絡，使用戶可以通過發命令等方式來遠程控制和監 控電源。該D/A轉換器用於將控制單元CPU輸出的數位訊號轉換為模擬信號，最後，D/A轉 換器輸出的模擬信號經由所述的電源輸出電路、電源輸出端輸出到用戶的負載RL上。該A/ D轉換器主要用於讀回模擬功率輸出和測量電路的輸出值。在本實施例所述的恆壓恆流電源中，電源輸出電路中還進一步包括有同時連接 至電源輸出端的恆壓輸出迴路CV和恆流輸出迴路CC。所述的恆壓恆流電源具有如下的特性，即，當為恆壓恆流電源連接上一個負載RL， 且使DA轉換電路為恆壓輸出迴路CV輸出一個電壓參考值Vs，結合參考圖1、3，為恆流輸出 迴路CC輸出一個電流參考值Is時。在Vs/Is > RL時，所述的恆壓恆流電源將自動工作在 恆流模式下，即，此時，所述的模擬功率輸出和測量電路對應所述的Is輸出恆定的電流，而 當Vs/Is < RL時，所述的恆壓恆流電源將自動工作在恆壓模式下，即，此時，所述的模擬功 率輸出和測量電路對應所述的V s輸出恆定的電壓。本發明所設計的恆壓恆流電源的控制方法是一種基於恆壓恆流電源本地實現編 程電源輸出的控制方法。所謂編程電源即如前面所介紹是一種根據預先編程設計，在精確 的時間控制下實現電源輸出的電壓電流值連續變化的特殊電源輸出形式。該恆壓恆流電源 的編程方法具體流程步驟如圖2所示，包括如下步驟(1)用戶選擇電源輸出通道，並選擇以編程電源輸出模式輸出；(2)判斷用戶所選電源輸出通道的緩衝區中是否已存儲有有效的編程電源；如果 已存在則執行步驟(5)，如果不存在則執行步驟(3)；(3)打開編程電源編輯界面，用戶通過設置面板編輯編程電源，並在顯示器上以波 形顯示方式顯示已編輯完成的編程電源波形圖；(4)將用戶編輯完成的編程電源存儲於該電源輸出通道的緩衝區中；(5)判斷所選電源輸出通道是否已經開啟；如果已經開啟則執行步驟(7)，如果沒 有開啟則執行步驟(6)；(6)開啟所選擇的電源輸出通道，執行步驟(7)；(7)通過所選電源輸出通道運行並輸出該編程電源，並在顯示器上以波形顯示方 式實時顯示輸出編程電源的波形。通過上述的流程步驟，用戶可以自主地在恆壓恆流電源本地進行編程電源的編 輯、控制和輸出。整個過程完全脫離現有恆壓恆流電源對上位機的依賴，只要用戶預先編輯 好編程電源的輸出波形即可自動完成各個不同階段電源輸出狀態的切換。在上述工作流程中，比較重要的在於對編程電源的編輯工作和電源依據編輯完成 的編程電源進行輸出的步驟。因此，我們在這裡對這兩部分工作流程做進一步的說明。如圖3所示，所述步驟(3)的編程電源的編輯過程具體包括如下步驟(31)檢查編程電源中已完成參數設定的電源輸出狀態階段數n，確定將要設定第 n+1階段電源輸出狀態的輸出參數；這裡，我們採用的編程電源的編輯方法是按照編程電源中各個不同電源輸出狀態 的階段順序編輯的。因此，在設定某一階段輸出參數之前，首先要檢查已經完成參數設定的 電源輸出狀態階段數，從而確定將要進行參數設定的電源輸出狀態為第幾階段。
(32)設定此階段電源輸出狀態的電壓和電流值；這裡，設定某一輸出階段電源電壓和電流值的操作過程與直接通過設置面板設定 電源輸出狀態的過程並無區別，因此具體操作過程就不再詳述。(33)設定此階段電源輸出狀態的輸出時間，並在顯示器上以波形顯示方式同步顯 示此設定階段電源的波形圖；所謂波形顯示方式是根據各個階段電源輸出所設置的電壓、電流以及時間等參 數，將編程電源的輸出信號以波形圖的形式進行顯示。這裡顯示器所顯示的電源波形圖如 圖6所示，其既可以是比例對應的實際電源波形圖，也可以是比例不對應的電源波形示意 圖。用戶可以通過該顯示的電源波形圖更直觀的看到所設置的編程電源波形。(34)完成此階段電源輸出狀態的設定，並確定此階段是否為該編程電源的最後一 個電源輸出狀態階段；如果是，則完成編程電源的編輯；如果否，則返回步驟(31)。通過上述的編程電源的編輯過程，用戶可以直接在恆壓恆流電源的設置面板上方 便的完成整個編程電源的編輯過程。如圖4所示，所述步驟(7)的編程電源的運行過程具體包括如下步驟(71)恆壓恆流電源讀取存儲於緩衝區的編程電源，裝載該編程電源的第一階段電 源輸出狀態的設定參數，按照該第一階段設定的電壓和電流值進行輸出；(72)運行一個時鐘周期後，將該在運行階段設定的輸出時間減少一個時鐘周期， 並在顯示器上以波形顯示方式實時顯示該在運行階段輸出的電源波形圖；所謂時鐘周期是處理器處理數據的基本時間單位。這裡顯示器所顯示的電源波形圖如圖7所示，其既可以是比例對應的實際電源波 形圖，也可以是比例不對應的電源波形示意圖。用戶可以通過該顯示的電源波形圖更直觀 的看到所輸出的編程電源波形。(73)判斷此階段設定的輸出時間是否已經運行完；如果沒有運行完，則返回步驟，如果已經運行完，則執行步驟(74)；(74)判斷此階段是否為該編程電源的最後一個電源輸出狀態階段；如果不是，則 執行步驟(75)；如果是，則執行步驟(76)；(75)裝載該編程電源下一階段電源輸出狀態的設定參數，按照該階段設定的電壓 和電流值進行輸出，然後執行步驟(72)；(76)完成該編程電源的運行，並關閉該電源輸出通道。通過上述的編程電源的運行過程，恆壓恆流電源可以自動完成對步驟(3)所編輯 的編程電源的運行和輸出工作。另外，在所述步驟(72)中，顯示器在以波形顯示方式實時顯示該階段輸出的電源 波形圖時，還同時顯示該電源輸出階段所剩餘的運行時間。這樣可以更方便使用者對電源 當前輸出狀態進行把握。綜上所述，本發明所設計的恆壓恆流電源的編程方法用戶可以完全脫離現有恆壓 恆流電源對上位機的依賴，直接在恆壓恆流電源本地完成對編程電源的編輯、控制和輸出 工作。本領域一般技術人員在此設計思想之下所做任何不具有創造性的改造，均應視為在 本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種恆壓恆流電源的編程方法，基於恆壓恆流電源實現，所述的恆壓恆流電源具有 一控制單元、一鍵盤單元、一顯示器、一外圍接口、一 A/D轉換器、一D/A轉換器、一電源輸出 端及與所述電源輸出端連接的一電源輸出電路，所述控制單元分別連接所述鍵盤單元、所 述顯示器及所述外圍接口，所述控制單元通過所述D/A轉換器連接至所述電源輸出電路， 所述電源輸出電路通過所述A/D轉換電路連接至所述控制單元，其特徵在於該電源的編 程方法包括如下具體步驟(1)用戶選擇電源輸出通道，並選擇以編程電源輸出模式輸出；(2)判斷用戶所選電源輸出通道的緩衝區中是否已存儲有有效的編程電源；如果已存 在則執行步驟(5)，如果不存在則執行步驟(3)；(3)打開編程電源編輯界面，用戶通過設置面板編輯編程電源，並在顯示器上以波形顯 示方式顯示已編輯完成的編程電源波形圖；(4)將用戶編輯完成的編程電源存儲於該電源輸出通道的緩衝區中；(5)判斷所選電源輸出通道是否已經開啟；如果已經開啟則執行步驟(7)，如果沒有開 啟則執行步驟(6)；(6)開啟所選擇的電源輸出通道，執行步驟(7)；(7)通過所選電源輸出通道運行並輸出該編程電源，並在顯示器上以波形顯示方式實 時顯示輸出編程電源的波形。
2.如權利要求1所述的恆壓恆流電源的編程方法，其特徵在於所述步驟(3)的編程 電源的編輯過程具體包括如下步驟(31)檢查編程電源中已完成參數設定的電源輸出狀態階段數n，確定將要設定第n+1 階段電源輸出狀態的輸出參數；(32)設定此階段電源輸出狀態的電壓和電流值；(33)設定此階段電源輸出狀態的輸出時間，並在顯示器上以波形顯示方式同步顯示此 設定階段電源的波形圖；；(34)完成此階段電源輸出狀態的設定，並確定此階段是否為該編程電源的最後一個電 源輸出狀態階段；如果是，則完成編程電源的編輯；如果否，則返回步驟(31)。
3.如權利要求1所述的恆壓恆流電源的編程方法，其特徵在於所述步驟(7)的編程 電源的運行過程具體包括如下步驟(71)恆壓恆流電源讀取存儲於緩衝區的編程電源，裝載該編程電源的第一階段電源輸 出狀態的設定參數，按照該第一階段設定的電壓和電流值進行輸出；(72)運行一個時鐘周期後，將該在運行階段設定的輸出時間減少一個時鐘周期，並在 顯示器上以波形顯示方式實時顯示該在運行階段輸出的電源波形圖；(73)判斷此階段設定的輸出時間是否已經運行完；如果沒有運行完，則返回步驟 (72)，如果已經運行完，則執行步驟(74)；(74)判斷此階段是否為該編程電源的最後一個電源輸出狀態階段；如果不是，則執行 步驟(75)；如果是，則執行步驟(76)；(75)裝載該編程電源下一階段電源輸出狀態的設定參數，按照該階段設定的電壓和電 流值進行輸出，然後執行步驟(72)；(76)完成該編程電源的運行，並關閉該電源輸出通道。
4.如權利要求3所述的恆壓恆流電源的編程方法，其特徵在於在所述步驟m中， 顯示器在以波形顯示方式實時顯示該階段輸出的電源波形圖時，還同時顯示該電源輸出階 段所剩餘的運行時間。
全文摘要
本發明提供了一種恆壓恆流電源的編程方法。該編程方法通過在恆壓恆流電源本地設計一套基於現有硬體平臺的編程電源編輯、控制和運行方法，使得用戶僅通過恆壓恆流電源本地操作完成編程電源的設計和輸出成為可能。通過該恆壓恆流電源的編程方法用戶可以完全脫離現有恆壓恆流電源對上位機的依賴，直接在恆壓恆流電源本地完成對編程電源的編輯、控制和輸出工作，大大方便了用戶的實際應用。
文檔編號G05F1/46GK102081417SQ20091023853
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者李維森, 王悅, 王鐵軍 申請人:北京普源精電科技有限公司