CN103995493B - 一种可编程逻辑电源控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电源控制技术领域，具体涉及一种可编程逻辑电源控制器，包括电源模块、CPLD逻辑器件以及与所述CPLD逻辑器件连接的外围电路；所述CPLD逻辑器件的信号输入端通过光电耦合单元分别连接面板信号接口与 IO信号接口，所述CPLD逻辑器件的输出端通过电平转换单元连接继电器驱动单元，所述电源模块统一为所述CPLD逻辑器件、面板信号接口、IO信号接口、光电耦合单元、电平转换单元以及继电器驱动单元提供相应的直流工作电压。本发明通过采用CPLD逻辑控制器件，可根据实际要求更改电源系统控制方式，实现了对半导体封装设备复杂电源系统的简单、快捷、可靠时序逻辑控制，极大地提高了电源系统控制的可靠性和灵活性。

Description

一种可编程逻辑电源控制器
技术领域
本发明属于电源控制技术领域，具体涉及一种可编程逻辑电源控制器。
背景技术
半导体后封装设备技术含量高，涉及运动控制、图像处理、温度控制、传感识别、计算机通信等众多领域，其系统构成复杂、模块众多，因此半导体封装设备的电源系统也是很复杂的，这种电源系统包含交流电源和直流电源，直流电源的种类多达十几种。
电源系统是半导体后封装设备的心脏，电源系统稳定工作是设备正常工作的先决条件，半导体后封装设备对电源系统的控制要求比较高，包括时序启动、分模块上电、控制可靠性高、延时断电以及各电源输出独立控制等，这对于抑制电源浪涌冲击、维护电源稳定、满足设备工艺要求和设备模块维护都是十分必要的。因此，简单快捷可靠地控制半导体封装设备电源系统是一个极为重要和关键的技术。
传统电源系统控制主要采用继电器（中间继电器、时间继电器、接触器等）组合控制方式，可实现控制功能，但缺点是构造复杂、接线多、不易集成、可靠性差、占用空间大、一旦定型无法更改控制方式。
若采用PLC进行控制则可靠性高、控制方式灵活，但面临成本高、嵌入困难等问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题而提供一种结构简单、适应性强、节约空间、成本低、易于维护且可靠性高的可编程逻辑电源控制器。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可编程逻辑电源控制器，包括电源模块、CPLD逻辑器件以及与所述CPLD逻辑器件连接的外围电路；所述CPLD逻辑器件的信号输入端通过光电耦合单元分别连接面板信号接口与 IO信号接口，所述CPLD逻辑器件的输出端通过电平转换单元连接继电器驱动单元，所述电源模块统一为所述CPLD逻辑器件、面板信号接口、 IO信号接口、光电耦合单元、电平转换单元以及继电器驱动单元提供相应的直流工作电压；所述CPLD逻辑器件通过所述面板信号接口与 IO信号接口分别监测自控制面板对电源系统输出的人机交互指令信号以及上位机对电源系统的各路电源输出的不同指令信号，时序输出继电器控制信号，经所述电平转换单元电平转换后输入到继电器驱动单元，控制嵌入继电器动作而控制各路电源的通断。
所述电平转换单元将所述CPLD逻辑器件输出的LVTTL电平信号转换为TTL电平后输出。
所述人机交互指令信号包括启动信号、急停信号与断电信号。
所述外围电路包括面板信号接口电路、I/O接口电路、电平转换单元电路、继电器驱动单元电路、光电耦合单元电路、复位电路、时钟电路以及JTAG电路。
所述嵌入继电器包括启动继电器、R1继电器以及R2～Rn继电器；所述启动继电器的电源输入端连接AC输入电源，所述R1继电器的电源输入端连接所述启动继电器的电源输出端。
所述R1继电器的输出端连接AC-DC模块的电源输入端； 所述AC-DC模块为多路DC电源输出，所述R2～Rn继电器的电源输入端分别连接到所述AC-DC模块的各路DC电源输出上。
本发明通过采用CPLD逻辑控制器件，可根据实际要求更改电源系统控制方式，实现了对半导体封装设备复杂电源系统的简单、快捷、可靠时序逻辑控制，极大地提高了电源系统控制的可靠性和灵活性。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供的可编程逻辑电源控制器的硬件结构原理框图；
图2所示为本发明实施例提供的可编程逻辑电源控制器的应用示意图；
图3所示为本发明实施例提供的可编程逻辑电源控制器的软件控制流程图。
具体实施方式
下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
本发明通过在电源系统电路中嵌入继电器，根据面板信号以及上位机发出的IO信号，通过CPLD逻辑器件控制嵌入继电器来对电源系统工作方式进行控制。
参见图1所示，该图示出了本发明实施例提供的一种可编程逻辑电源控制器的硬件结构。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例有关的部分。
请参阅图1，一种可编程逻辑电源控制器，包括电源模块、CPLD逻辑器件以及与所述CPLD逻辑器件连接的外围电路；所述CPLD逻辑器件的信号输入端通过光电耦合单元分别连接面板信号接口与IO信号接口，所述CPLD逻辑器件的输出端通过电平转换单元连接继电器驱动单元，所述电源模块统一为所述CPLD逻辑器件、面板信号接口、 IO信号接口、光电耦合单元、电平转换单元以及继电器驱动单元提供相应的直流工作电压；所述CPLD逻辑器件通过所述面板信号接口与 IO信号接口分别监测自控制面板对电源系统输出的人机交互指令信号以及上位机对电源系统的各路电源输出的不同指令信号，按内部控制时序输出继电器控制信号，经所述电平转换单元电平转换后输入到继电器驱动单元，控制嵌入继电器动作，从而控制各路电源的通断。
所述电平转换单元将所述CPLD逻辑器件输出的LVTTL电平信号转换为TTL电平后输出。
所述人机交互指令信号包括启动信号、急停信号与断电信号。
所述外围电路包括面板信号接口电路、I/O接口电路、电平转换单元电路、继电器驱动单元电路、光电耦合单元电路、复位电路、时钟电路以及JTAG电路。
所述电源模块与CPLD、面板信号接口、 IO信号接口、电平转换单元、继电器驱动单元相连，提供+5VDC、+3.3VDC和+24VDC电源。
所述面板信号接口为设备面板动作信号，比如启动、断电、急停等，面板信号通过光电耦合器与外部隔离。所述CPLD逻辑器件通过光电隔离单元与面板信号接口相连，实时监测操作者对电源系统的操作命令如启动、急停、关机等。
所述 IO信号接口为上位机对电源系统实时控制的信号，所述 IO信号接口通过光电耦合器与外部隔离；所述CPLD逻辑器件通过光电隔离单元与 IO信号接口相连，实时监测上位机对电源系统各路电源的操作命令。
所述继电器驱动单元受控于所述CPLD逻辑器件，实现电源系统嵌入继电器的驱动，以便于对整个电源系统的控制。
所述CPLD逻辑器件包括CPLD逻辑单元和它的控制软件组成，完成系统所有 IO信号接口以及面板信号状态扫描、电源系统工作逻辑、时序输出继电器控制信号等功能。可通过编程CPLD程序来更改电源系统的控制方式（启动、断电、上电、各路电源通断），可适应多种机电设备对电源系统控制的要求。
进一步的，所述CPLD逻辑器件内部的软件系统采用信号处理技术和软件抗干扰技术，防止电源系统时序启动瞬间电源浪涌和其他电磁干扰信号解锁CPLD电源控制逻辑。
进一步的，所述嵌入继电器包括启动继电器、R1继电器以及R2～Rn继电器；所述启动继电器的电源输入端连接AC输入电源，所述R1继电器的电源输入端连接所述启动继电器的电源输出端。
进一步的，所述R1继电器的输出端连接AC-DC模块的电源输入端； 所述AC-DC模块为多路DC电源输出，所述R2～Rn继电器电源输入端分别连接到所述AC-DC模块的各路DC电源输出上。
本发明需按一定要求完成电气连接，主要是可编程逻辑电源控制器和控制面板（启动按钮、断电按钮、急停开关）、上位机、电源系统控制继电器之间的连线。
本发明通过应用CPLD逻辑器件替代传统的继电器（接触器、中间继电器、时间继电器等）组合和PLC控制电源系统工作方式，可通过编写CPLD逻辑器件的程序来更改电源系统工作方式，可以实现电源系统时序启动、分模块上电、可靠性控制、各电源输出独立控制以及延时断电等功能，具有结构简单、灵活性高的优点。该控制器采用电磁兼容设计和软件抗干扰技术，具有较高的可靠性，可以适应工业恶劣的电磁环境，已经成功运用到半导体后封装设备中。
图2为可编程逻辑电源控制器的应用示意图，可编程逻辑电源控制器接收控制面板的人机交互信号（启动、急停、断电）和上位机发出的 IO信号，通过控制电源系统电路中嵌入的控制继电器实现对电源系统工作方式的设定。
下面，结合图1~3，对本发明的工作流程进行说明：设备上电以后，可编程逻辑电源控制器开始计时，如30s，计时30s完成之后，电源启动使能有效。若此时急停有效，则按面板上的启动按钮是无效的；若急停无效，按面板上的启动按钮，电源系统开始启动，此时上位机、显示器电源接通。
电源系统启动开始计时，如10s，计时完成后可编程逻辑电源控制器才会根据上位机输入的R1 IO信号控制R1继电器闭合与断开，从而AC-DC模块得电，在AC-DC模块输出端分电源设置继电器R2~Rn，这时可编程逻辑控制器就可以根据上位机发出的R2~Rn IO信号实现对各路DC电源输出的控制。
面板上的断电按钮按下，可编程逻辑电源控制器就会控制所有电源系统继电器断开，如判断断电信号有效，则延时一段时间后，如60 s，启动继电器以及R1~Rn继电器张开，电源系统失电。
上述为可编程逻辑电源控制器应用的一个实例，也可根据实际情况和工作要求改变电源系统嵌入继电器的方式，通过编程CPLD程序实现多种电源系统工作方式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可编程逻辑电源控制器，其特征在于，包括电源模块、CPLD逻辑器件以及与所述CPLD逻辑器件连接的外围电路；所述CPLD逻辑器件的信号输入端通过光电耦合单元分别连接面板信号接口与 IO信号接口，所述CPLD逻辑器件的输出端通过电平转换单元连接继电器驱动单元，所述电源模块统一为所述CPLD逻辑器件、面板信号接口、 IO信号接口、光电耦合单元、电平转换单元以及继电器驱动单元提供相应的直流工作电压；所述CPLD逻辑器件通过所述面板信号接口与 IO信号接口分别监测自控制面板对电源系统输出的人机交互指令信号以及上位机对电源系统的各路电源输出的不同指令信号，时序输出继电器控制信号，经所述电平转换单元电平转换后输入到继电器驱动单元，控制嵌入继电器动作而控制各路电源的通断；
所述可编程逻辑电源控制器用于半导体封装设备。
2.根据权利要求1所述可编程逻辑电源控制器，其特征在于，所述电平转换单元将所述CPLD逻辑器件输出的LVTTL电平信号转换为TTL电平后输出。
3.根据权利要求2所述可编程逻辑电源控制器，其特征在于，所述人机交互指令信号包括启动信号、急停信号与断电信号。
4.根据权利要求3所述可编程逻辑电源控制器，其特征在于，所述CPLD外围电路包括面板信号接口电路、I/O接口电路、电平转换单元电路、继电器驱动单元电路、光电耦合单元电路、复位电路、时钟电路以及JTAG电路。
5.根据权利要求1或4所述可编程逻辑电源控制器，其特征在于，所述嵌入继电器包括启动继电器、R1继电器以及R2～Rn继电器；所述启动继电器的电源输入端连接AC输入电源，所述R1继电器电源输入端连接所述启动继电器的电源输出端。
6.根据权利要求5所述可编程逻辑电源控制器，其特征在于，所述R1继电器的输出端连接AC-DC模块的电源输入端； 所述AC-DC模块为多路DC电源输出，所述R2～Rn继电器的电源输入端分别连接到所述AC-DC模块的各路DC电源输出上。
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