CN102081417B

CN102081417B - 一种恒压恒流电源的控制方法

Info

Publication number: CN102081417B
Application number: CN200910238531.3A
Authority: CN
Inventors: 王悦; 王铁军; 李维森
Original assignee: Rigol Technologies Inc
Current assignee: Rigol Technologies Inc
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: CN102081417A

Abstract

本发明提供了一种恒压恒流电源的编程方法。该编程方法通过在恒压恒流电源本地设计一套基于现有硬件平台的编程电源编辑、控制和运行方法，使得用户仅通过恒压恒流电源本地操作完成编程电源的设计和输出成为可能。通过该恒压恒流电源的编程方法用户可以完全脱离现有恒压恒流电源对上位机的依赖，直接在恒压恒流电源本地完成对编程电源的编辑、控制和输出工作，大大方便了用户的实际应用。

Description

一种恒压恒流电源的控制方法

技术领域

本发明的一种恒压恒流电源的控制方法涉及直流电源设备技术领域，特别是涉及到具有恒压恒流功能的直流电源设备技术领域。

背景技术

当今社会，无论是在科研院所、实验室、生产线，电源设备无处不在。而且，由于对生产测试效率和输出精度要求的不断提高，对电源设备的可编程性、可监控性以及安全性的需求也越来越迫切。

可编程电源就是自身的某些功能或参数可以通过计算机软件编程控制的电源。因此，可编程电源一般配备了RS-232、USB、LAN、GPIB等接口，通过这些接口可把电源集成到自动化测试系统内，这样就可与其他可编程仪器可共同组成测试效率极高的专业测试系统。可编程电源有许多种类，可分为线性电源、开关电源、直流电源、交流电源等等。在可编程线性直流电源中又可分为恒压源、恒流源和恒压恒流电源。

其中，所述的恒压恒流电源的整体结构框图如图1所示，其包括：电源输出端S1、控制单元S2、键盘S3、显示器S4、外围接口S5、电源输出电路S6、A/D转换器S7和D/A转换器S8。

在所述的恒压恒流电源中，所述的键盘S3是人机交互最直接最常用的设备，用户可通过所述的键盘S3控制电源的输出以及进行其它功能的设置。该显示器S4主要作用是监控和显示电源的参数和状态，包括设置参数、输出参数、输出状态等等。该外围接口S5主要包括RS232、GPIB、USB、LAN等接口形式，通过这些接口所述的电源可以连接外部计算机或网络，从而使用户可以远程监控所述的电源。

所述的控制单元S2可以是CPU，CPU是整个系统的控制中心，系统的各个部分和资源都由它来控制、调配和监控。所述的D/A转换器S8用于将CPU输出的数字信号转换为模拟信号，然后，该模拟信号经由所述的电源输出电路S6、所述的电源输出端S1输出到用户的负载RL上。

所述的测量电路S7，包括一个A/D转换器，用来将电源输出电路S6输出的电压和电流转换为数字信号后输出给CPU。

所述的恒压恒流电源，不同于传统的恒压电源或恒流电源，其电源输出电路S6包括有：同时连接至所述的电源输出端的恒压输出回路CV和恒流输出回路CC。

所述的恒压恒流电源具有如下的输出特性，即，当为恒压恒流电源连接上一个负载RL，且使所述的D/A转换器为恒压输出回路CV输出一个电压设定值Vs，结合参考图1、5，为恒流输出回路CC输出一个电流设定值Is时。在Vs/Is＞用户负载RL时，所述的恒压恒流电源将自动工作在横流模式下，即，此时，所述的电源输出电路对应所述的电流设定值Is输出恒定的电流，而当Vs/Is＜用户负载RL时，所述的恒压恒流电源将自动工作在横压模式下，即，此时，所述的电源输出电路对应所述的电压设定值Vs输出恒定的电压。

由于这种恒压恒流电源的特殊性，如果用户需要得到某一电源输出时，首先需要同时设置电源的电压和电流输出的设定值，即设置恒压输出回路CV的恒压输出值Vs和恒流输出回路CC的恒流输出值Is，然后再开启电源的输出。在现有技术中，这些操作是通过电源的前面板上的键盘来现场进行的。但是，如果用户需要电源实现定时输出、或使电源按照一定的程序，在不同的时间段输出不同的电压或电流，即使电源连续的输出不同的电压或电流值，特别是在每个所述的时间段都比较短，而且要求输出精确的情况下，上述的方法就无法胜任了。这不仅是因为用设置面板进行设置用时较长，更重要的是其无法精确的控制每组参数输出的时间。

解决上述的问题，最为常用的方法是通过所述的恒压恒流电源的外围接口连接一台计算机，或称为上位机，利用所述的上位机编程实现恒压恒流电源的连续电压电流值变化设置，并且实现精准的时间控制，然后借此来控制电源就可以达到用户的需求。但是，在实际应用中，用户往往并不具有上位机。且，利用上位机来控制恒压恒流电源的输出，往往使操作者远离电源设备，一旦负载出现异常情况，操作者往往无法作出及时的反应。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种恒压恒流电源的控制方法，不仅可以实现对恒压恒流电源的程序控制，且可以方便用户观察所述的恒压恒流电源的输出情况。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种恒压恒流电源的编程方法，基于恒压恒流电源实现，所述的恒压恒流电源具有一控制单元、一键盘单元、一显示器、一外围接口、一A/D转换器、一D/A转换器、一电源输出端及与所述电源输出端连接的一电源输出电路，所述控制单元分别连接所述键盘单元、所述显示器及所述外围接口，所述控制单元通过所述D/A转换器连接至所述电源输出电路，所述电源输出电路通过所述A/D转换电路连接至所述控制单元，其特征在于：该电源的编程方法包括如下具体步骤：

(1)用户选择电源输出通道，并选择以编程电源输出模式输出；

(2)判断用户所选电源输出通道的缓冲区中是否已存储有有效的编程电源；如果已存在则执行步骤(5)，如果不存在则执行步骤(3)；

(3)打开编程电源编辑界面，用户通过设置面板编辑编程电源，并在显示器上以波形显示方式显示已编辑完成的编程电源波形图；

(4)将用户编辑完成的编程电源存储于该电源输出通道的缓冲区中；

(5)判断所选电源输出通道是否已经开启；如果已经开启则执行步骤(7)，如果没有开启则执行步骤(6)；

(6)开启所选择的电源输出通道，执行步骤(7)；

(7)通过所选电源输出通道运行并输出该编程电源，并在显示器上以波形显示方式实时显示输出编程电源的波形。

所述步骤(3)的编程电源的编辑过程具体包括如下步骤：

(31)检查编程电源中已完成参数设定的电源输出状态阶段数n，确定将要设定第n+1阶段电源输出状态的输出参数；

(32)设定此阶段电源输出状态的电压和电流值；

(33)设定此阶段电源输出状态的输出时间，并在显示器上以波形显示方式同步显示此设定阶段电源的波形图；；

(34)完成此阶段电源输出状态的设定，并确定此阶段是否为该编程电源的最后一个电源输出状态阶段；如果是，则完成编程电源的编辑；如果否，则返回步骤(31)。

所述步骤(7)的编程电源的运行过程具体包括如下步骤：

(71)恒压恒流电源读取存储于缓冲区的编程电源，装载该编程电源的第一阶段电源输出状态的设定参数，按照该阶段设定的电压和电流值进行输出；

(72)运行一个时钟周期后，将该阶段设定的输出时间减少一个时钟周期，并在显示器上以波形显示方式实时显示该阶段输出的电源波形图；

(73)判断此阶段设定的输出时间是否已经运行完；如果没有运行完，则返回步骤(72)，如果已经运行完，则执行步骤(74)；

(74)判断此阶段是否为该编程电源的最后一个电源输出状态阶段；如果不是，则执行步骤(75)；如果是，则执行步骤(76)；

(75)装载该编程电源下一阶段电源输出状态的设定参数，按照该阶段设定的电压和电流值进行输出，然后执行步骤(72)；

(76)完成该编程电源的运行，并关闭该电源输出通道。

在所述步骤(72)中，显示器在以波形显示方式实时显示该阶段输出的电源波形图时，还同时显示该电源输出阶段所剩余的运行时间。

本发明的有益效果是：通过该恒压恒流电源的编程方法用户可以完全脱离现有恒压恒流电源对上位机的依赖，直接在恒压恒流电源本地完成对编程电源的编辑、控制和输出工作。

附图说明

图1为恒压恒流电源整体结构框图；

图2为恒压恒流电源的编程方法流程图；

图3为恒压恒流电源的编程电源编辑流程图；

图4为恒压恒流电源的编程电源运行流程图；

图5为恒压恒流电源的模拟功率输出和测量电路的性能说明图；

图6为恒压恒流电源的编程电源编辑界面示意图；

图7为恒压恒流电源的编程电源输出显示界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本发明所设计的一种基于恒压恒流电源本地完成编程电源的编辑和输出的编程方法是基于恒压恒流电源实现的。该恒压恒流电源结构如图1所示，通常可以包括：

电源输出端、控制单元CPU、键盘、显示器、外围接口、D/A转换器、A/D转换器、电源输出电路。该CPU是电源的控制部件，是整个电源系统的控制中心，电源系统的各个部分和资源都由它来控制、调配和监控。该键盘是人机交互最直接最常用的方式，用户可通过键盘控制电源的输出以及进行其它功能的设置。该显示器主要作用是监控电源的参数和状态，包括设置参数、输出参数、输出状态等等。该外围接口主要包括RS232、GPIB、USB、LAN等接口形式，通过这些接口连接上位机或网络，使用户可以通过发命令等方式来远程控制和监控电源。该D/A转换器用于将控制单元CPU输出的数字信号转换为模拟信号，最后，D/A转换器输出的模拟信号经由所述的电源输出电路、电源输出端输出到用户的负载RL上。该A/D转换器主要用于读回模拟功率输出和测量电路的输出值。

在本实施例所述的恒压恒流电源中，电源输出电路中还进一步包括有：同时连接至电源输出端的恒压输出回路CV和恒流输出回路CC。

所述的恒压恒流电源具有如下的特性，即，当为恒压恒流电源连接上一个负载RL，且使DA转换电路为恒压输出回路CV输出一个电压参考值Vs，结合参考图1、3，为恒流输出回路CC输出一个电流参考值Is时。在Vs/Is＞RL时，所述的恒压恒流电源将自动工作在恒流模式下，即，此时，所述的模拟功率输出和测量电路对应所述的Is输出恒定的电流，而当Vs/Is＜RL时，所述的恒压恒流电源将自动工作在恒压模式下，即，此时，所述的模拟功率输出和测量电路对应所述的Vs输出恒定的电压。

本发明所设计的恒压恒流电源的控制方法是一种基于恒压恒流电源本地实现编程电源输出的控制方法。所谓编程电源即如前面所介绍是一种根据预先编程设计，在精确的时间控制下实现电源输出的电压电流值连续变化的特殊电源输出形式。该恒压恒流电源的编程方法具体流程步骤如图2所示，包括如下步骤：

(6)开启所选择的电源输出通道，执行步骤(7)；

通过上述的流程步骤，用户可以自主地在恒压恒流电源本地进行编程电源的编辑、控制和输出。整个过程完全脱离现有恒压恒流电源对上位机的依赖，只要用户预先编辑好编程电源的输出波形即可自动完成各个不同阶段电源输出状态的切换。

在上述工作流程中，比较重要的在于对编程电源的编辑工作和电源依据编辑完成的编程电源进行输出的步骤。因此，我们在这里对这两部分工作流程做进一步的说明。

如图3所示，所述步骤(3)的编程电源的编辑过程具体包括如下步骤：

这里，我们采用的编程电源的编辑方法是按照编程电源中各个不同电源输出状态的阶段顺序编辑的。因此，在设定某一阶段输出参数之前，首先要检查已经完成参数设定的电源输出状态阶段数，从而确定将要进行参数设定的电源输出状态为第几阶段。

(32)设定此阶段电源输出状态的电压和电流值；

这里，设定某一输出阶段电源电压和电流值的操作过程与直接通过设置面板设定电源输出状态的过程并无区别，因此具体操作过程就不再详述。

(33)设定此阶段电源输出状态的输出时间，并在显示器上以波形显示方式同步显示此设定阶段电源的波形图；

所谓波形显示方式是根据各个阶段电源输出所设置的电压、电流以及时间等参数，将编程电源的输出信号以波形图的形式进行显示。这里显示器所显示的电源波形图如图6所示，其既可以是比例对应的实际电源波形图，也可以是比例不对应的电源波形示意图。用户可以通过该显示的电源波形图更直观的看到所设置的编程电源波形。

通过上述的编程电源的编辑过程，用户可以直接在恒压恒流电源的设置面板上方便的完成整个编程电源的编辑过程。

如图4所示，所述步骤(7)的编程电源的运行过程具体包括如下步骤：

(71)恒压恒流电源读取存储于缓冲区的编程电源，装载该编程电源的第一阶段电源输出状态的设定参数，按照该第一阶段设定的电压和电流值进行输出；

(72)运行一个时钟周期后，将该在运行阶段设定的输出时间减少一个时钟周期，并在显示器上以波形显示方式实时显示该在运行阶段输出的电源波形图；

所谓时钟周期是处理器处理数据的基本时间单位。

这里显示器所显示的电源波形图如图7所示，其既可以是比例对应的实际电源波形图，也可以是比例不对应的电源波形示意图。用户可以通过该显示的电源波形图更直观的看到所输出的编程电源波形。

(76)完成该编程电源的运行，并关闭该电源输出通道。

通过上述的编程电源的运行过程，恒压恒流电源可以自动完成对步骤(3)所编辑的编程电源的运行和输出工作。

另外，在所述步骤(72)中，显示器在以波形显示方式实时显示该阶段输出的电源波形图时，还同时显示该电源输出阶段所剩余的运行时间。这样可以更方便使用者对电源当前输出状态进行把握。

综上所述，本发明所设计的恒压恒流电源的编程方法用户可以完全脱离现有恒压恒流电源对上位机的依赖，直接在恒压恒流电源本地完成对编程电源的编辑、控制和输出工作。本领域一般技术人员在此设计思想之下所做任何不具有创造性的改造，均应视为在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种恒压恒流电源的编程方法，基于恒压恒流电源实现，所述的恒压恒流电源具有一控制单元、一键盘单元、一显示器、一外围接口、一A/D转换器、一D/A转换器、一电源输出端及与所述电源输出端连接的一电源输出电路，所述控制单元分别连接所述键盘单元、所述显示器及所述外围接口，所述控制单元通过所述D/A转换器连接至所述电源输出电路，所述电源输出电路通过所述A/D转换器连接至所述控制单元，其特征在于：该电源的编程方法包括如下具体步骤：

(6)开启所选择的电源输出通道，执行步骤(7)；

2.如权利要求l所述的恒压恒流电源的编程方法，其特征在于：所述步骤(3)的编程电源的编辑过程具体包括如下步骤：

(31)检查编程电源中已完成参数设定的电源输出状态阶段数n，确定将要设定第n+l阶段电源输出状态的输出参数；

(32)设定此阶段电源输出状态的电压和电流值；

(33)设定此阶段电源输出状态的输出时间，并在显示器上以波形显示方式同步显示此阶段电源的波形图；

3.如权利要求1所述的恒压恒流电源的编程方法，其特征在于：所述步骤(7)的编程电源的运行过程具体包括如下步骤：

(73)判断该阶段设定的输出时间是否已经运行完；如果没有运行完，则返回步骤(72)，如果已经运行完，则执行步骤(74)；

(74)判断该阶段是否为该编程电源的最后一个电源输出状态阶段；如果不是，则执行步骤(75)；如果是，则执行步骤(76)；

(76)完成该编程电源的运行，并关闭该电源输出通道。

4.如权利要求3所述的恒压恒流电源的编程方法，其特征在于：在所述步骤(72)中，显示器在以波形显示方式实时显示该阶段输出的电源波形图时，还同时显示该阶段电源输出状态的剩余输出时间。