CN104300775B - 直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置及方法 - Google Patents

直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置及方法，包括分别与待供电模块的n个电源输入端连接的n路电源电路以及分别与n路所述电源电路连接的MCU控制模块，n路电源电路的每一路均包括AD采集电路、电源开关和直流电源管理模块。本发明方法采用MCU控制模块根据所采集的每一路电源电路的开电补偿时间计算出该路电源电路的实际开电时间，再按照每一路电源电路的实际开电时间分别控制其电源开关输出电压，则每一路电源电路按设定上电时序自动准确输出电源。

Description

直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置及方法
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体地指一种直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置及方法。
背景技术
电子设备中的直流电源管理模块负责给设备内各部件供所需的电压，供电开启时，其输出电压从0V逐渐上升到设定的电压值，电压从0V上升至电压设定值所需的时间就是直流电源(表示VDD、VCC等供压源)的上电飞行时间，不同的应用环境对直流电源上电飞行时间的要求不一样。
待供电模块测试时，需要多路电源来供电(如VA，VB，VC)，才能正常点亮待供电模块及进行其它测试。待供电模块的多路电源一起上电时，涉及到各电源到达待供电模块先后顺序与间隔(多路电源的上电时间)的问题，即上电时序，上电时序混乱无法正常点亮待供电模块，甚至对于某些要求比较高的待供电模块，上电时序间隔误差大也无法正常点亮待供电模块。目前上电时序是直接根据设定的上电时间来计时，时间到了就上电，这对于没有上电飞行时间的电源来说是准确的，但对于有上电飞行时间的电源来说误差就比较大，而且飞行时间越大，误差就越大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种满足待供电模块对各路电源的上电时序要求的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置及方法。
为实现上述目的，本发明所设计的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，其特殊之处在于，包括分别与待供电模块的n个电源输入端连接的n路电源电路以及分别与n路所述电源电路连接的MCU控制模块，所述n路电源电路的每一路相同，均包括AD采集电路、电源开关和直流电源管理模块；所述直流电源管理模块用于提供电压，所述电源开关用于根据方波信号和直流电源管理模块提供的电压向待供电模块输出电压，所述AD采集电路用于采集电源开关的输出电压值并传输至MCU控制模块，所述MCU控制模块分别向每一路电源电路的电源开关发送方波信号并根据每一路电源电路的AD采集电路采集的电压值调整方波信号。
进一步地，所述每一路电源电路的电源开关与待供电模块之间还包括电源输出端开关。电源输出端开关在MCU控制模块发出合适的方波信号前处于关断状态，保护待供电模块的安全。
更进一步地，所述MCU控制模块与每一路电源电路的电源开关之间还包括逻辑电路，所述MCU控制模块向每一路电源电路的逻辑电路发出开关信号和方波信号，当开关信号导通时所述逻辑电路向电源开关发出方波信号。当MCU控制模块向逻辑电路发送方波信号和开关信号，当发出的方波信号稳定后，开关信号为高电平导通，逻辑电路才向电源开关发出方波信号，这样使电源开关接收的方波信号更稳定，计时更准确。
更进一步地，还包括用于启动所述MCU控制模块发出方波信号的按键。按键的设置是为了使发出自动调节飞行时间的启动指令。
一种根据上述直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置的方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
1)初始化所述直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，给MCU控制模块设置每一路电源电路的预设上电时间Ts、整体上电滞后时间Th；
2)每一路电源电路的直流电源管理模块向电源开关输出电压，所述MCU控制模块根据内部固定参数分别向每一路电源电路的电源开关发出方波信号，并记录起始时间Ta；
3)所述每一路电源电路的电源开关接收电压和方波信号并输出电压，所述AD采集电路采集电源开关输出端的电压值并传送至MCU控制模块；
4)所述MCU控制模块依次检测每一路电源电路的电源开关输出端的电压值，当电源开关的输出电压值大于0时记录上升时间Tb，则该路电源电路的上电补偿时间为T2＝Tb-Ta，该路电源电路的实际上电时间Tr＝Ts+Th-T2；
5)将每一路电源电路的输出端分别与待供电模块连通，所述MCU控制模块按照每一路电源电路的实际上电时间Tr分别控制该路电源开关输出电压，则每一路电源电路按设定上电时序自动准确输出电源。
优选地，所述每一路电源电路的实际飞行时间与预设飞行时间相等。将每一路电源电路的实际飞行时间调节为与预设飞行时间相等后就可以确定上电补偿时间。
优选地，使所述每一路电源电路的实际飞行时间T1与预设飞行时间T相等的方法为：
a)所述步骤4)中MCU控制模块依次检测每一路电源电路的电源开关输出端的电压值，当电源开关输出端的电压值等于该路电源电路的设定电压值时记录停止时间Tc，则实际飞行时间T1＝Tc-Tb；
b)所述MCU控制模块调整方波信号，重复步骤3)、4)，直至实际飞行时间T1与预设飞行时间T相等。
最佳地，所述MCU控制模块调整方波信号为调整方波信号的占空比或者/和频率。所述MCU控制模块调整方波信号的具体步骤为：当T1<T时，增大方波信号的占空比或者频率或者占空比及频率；当T1>T，减小方波信号的占空比或者频率或者占空比及频率。
本发明的原理为：MCU控制模块根据所采集的每一路电源电路的上电补偿时间计算出该路电源电路的实际上电时间，再按照每一路电源电路的实际上电时间分别控制其电源开关输出电压，则每一路电源电路按设定上电时序自动准确输出电源。
本发明较现有技术的有益之处在于：本发明能有效的消除有飞行时间的多路电源上电时序不准的问题，使得电子设备能按照设定的上电时序准确的输出电源。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明装置上电的V-T图。
图3为本发明装置的上电时序图。
图中：1.MCU控制模块，2.电源电路，3.AD采集电路，4.逻辑电路，5.电源开关，6.电源输出端开关，7.上位机，8.直流电源管理模块，9.外部待供电模块，10.按键，A2.A路电源电路，B2.B路电源电路，C2.C路电源电路，A3.A路AD采集电路，A4.A路逻辑电路，A5.A路电源开关，A6.电源输出端开关，A8.直流电源管理模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明所提供的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，包括分别与待供电模块9的n个电源输入端连接的n路电源电路2以及分别与n路电源电路2连接的MCU控制模块1。n路电源电路2的每一路相同，均包括AD采集电路3、电源开关5和直流电源管理模块8。每一路电源电路2中，直流电源管理模块8用于提供电压，电源开关5用于根据方波信号和直流电源管理模块8提供的电压向待供电模块9输出电压，AD采集电路3用于采集电源开关5的输出电压值并传输至MCU控制模块1。MCU控制模块1根据AD采集电路3采集的电压值计算上电飞行时间并调整方波信号，MCU控制模块1分别向每一路电源电路2的电源开关5发送方波信号并根据每一路电源电路2的AD采集电路3采集的电压值计算出飞行时间，根据实际飞行时间T1与预设飞行时间Ts大小关系来调整方波信号。
根据上述直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置的方法如下：以A路电源电路A2为例：
1)初始化直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，给MCU控制模块1设置A路电源电路A2的输入电压AU＝3.3v、预设飞行时间AT＝10ms、预设上电时间ATs和整体上电滞后时间ATh。按下按键10的按钮；MCU控制模块1检测到按键10的开关动作，关断电源输出端开关A6的输出；
2)A路电源电路A2的直流电源管理模块A8向电源开关A5输出电压，MCU控制模块1根据内部固定参数向电源开关A5发出方波信号，并记录起始时间ATa。MCU控制模块1给逻辑电路A4的一个输入端发送占空比为40％、频率为40KHz的连续方波信号，其中占空比40％、频率400KHz固定在MCU控制模块1程序中，是一个任意给定的参数。MCU控制模块1给逻辑电路A4的另一个输入端发送高电平信号(“开”信号)，记录此时的时间09:00:05.001为ATa，如图2所示。
3)A路电源电路A2的电源开关A5接收电压和方波信号并输出电压，AD采集电路A3开始采集电源开关A5输出端的电压AU1，此时电源开关A5输出端的电压AU1为0V，并实时反馈到MCU控制模块1；
4)MCU控制模块1判断AD采集电路A3采集的电源开关A5输出端的电压AU1是否开始上升，记录开始上升时的时间09:00:05.003为ATb。使A路电源电路A2的实际飞行时间AT1＝预设飞行时间AT相等，具体步骤包括：
a)MCU控制模块1判断AD采集电路A3采集的电源开关A5输出端的电压AU1是否等于3.3V，记录相等时的时间09:00:05.010为ATc，则飞行时间AT1＝ATc-ATb＝7ms；
b)由于AT1<AT，则MCU控制模块1增大方波信号的占空比，频率或占空比及频率(本实施例固定方波的占空比，步进100Hz增大频率)，重复步骤4，直至AT1＝AT；记录此时方波信号的占空比4％、频率653.6Hz及上电补偿时间AT2并储到MCU控制模块1的存储单元中。
待A路电源电路A2的实际飞行时间AT1等于预设飞行时间AT后，确定上电补偿时间AT2，则上电补偿时间AT2＝ATb-ATa；则A路电源电路2的实际上电时间ATr＝ATs+ATh-AT2。加上整体上电滞后时间ATh是为了防止设置上电时间小于AT2。
5)需要对外部待供电模块9供电时，将A路电源电路A2的输出端分别与待供电模块9连通，MCU控制模块1直接从存储单元中读取方波信号的占空比、频率及上电补偿时间AT2信息，打上电源输出端开关A6的输出端。MCU控制模块1即按照A路电源电路A2的实际上电时间ATr控制电源开关A5输出电压，则A路电源电路A2按设定上电时序自动准确输出电源。
B路电源电路B2、C路电源电路C2与A路电源电路A2的实现原理相同，最后直流电源的时间轴t上，A路电源电路A2在ATs到达时、B路电源电路B2在BTs到达时、C路电源电路C2在CTs到达时自动准确输出电源，即按设定上电时序自动准确输出电源，如图3所示。
以上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，还可以设计出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，其特征在于：包括分别与待供电模块(9)的n个电源输入端连接的n路电源电路(2)以及分别与n路所述电源电路(2)连接的MCU控制模块(1)，所述n路电源电路(2)的每一路相同，均包括AD采集电路(3)、电源开关(5)和直流电源管理模块(8)；所述直流电源管理模块(8)用于提供电压，所述电源开关(5)用于根据方波信号和直流电源管理模块(8)提供的电压向待供电模块(9)输出电压，所述AD采集电路(3)用于采集电源开关(5)的输出电压值并传输至MCU控制模块(1)，所述MCU控制模块(1)分别向每一路电源电路(2)的电源开关(5)发送方波信号并记录起始时间Ta，再根据每一路电源电路(2)的AD采集电路(3)采集的电压值，记录电源开关(5)的输出电压值大于0时记录时间Tb，所述MCU控制模块(1)调整方波信号使每一路电源电路(2)的实际上电时间Tr＝Ts+Th-T2，其中T2＝Tb-Ta，Ts为预设上电时间，Th为整体上电滞后时间。
2.根据权利要求1所述的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，其特征在于：所述每一路电源电路(2)的电源开关(5)与待供电模块(9)之间还包括电源输出端开关(6)。
3.根据权利要求1所述的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，其特征在于：所述MCU控制模块(1)与每一路电源电路(2)的电源开关(5)之间还包括逻辑电路(4)，所述MCU控制模块(1)向每一路电源电路(2)的逻辑电路(4)发出开关信号和方波信号，当开关信号导通时所述逻辑电路(4)向电源开关(5)发出方波信号。
4.根据权利要求1所述的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，其特征在于：还包括用于启动所述MCU控制模块(1)计算上电补偿时间AT2的按键(10)。
5.根据权利要求3所述的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，其特征在于：所述开关信号为高低电平信号。
6.一种根据权利要求1所述的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)初始化所述直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置，给MCU控制模块(1)设置每一路电源电路(2)的预设上电时间Ts、整体上电滞后时间Th；
2)每一路电源电路(2)的直流电源管理模块(8)向电源开关(5)输出电压，所述MCU控制模块(1)根据内部固定参数向每一路电源电路(2)的电源开关(5)发出方波信号，并记录起始时间Ta；
3)所述每一路电源电路(2)的电源开关(5)接收电压和方波信号并输出电压，所述AD采集电路(3)采集电源开关(5)输出端的电压值并传送至MCU控制模块(1)；
4)所述MCU控制模块(1)依次检测每一路电源电路(2)的电源开关(5)输出端的电压值，当电源开关(5)的输出电压值大于0时记录上升时间Tb，则该路电源电路(2)的上电补偿时间为T2＝Tb-Ta，该路电源电路(2)的实际上电时间Tr＝Ts+Th-T2；
5)将每一路电源电路(2)的输出端分别与待供电模块(9)连通，所述MCU控制模块(1)按照每一路电源电路(2)的实际上电时间Tr分别控制该路电源开关(5)输出电压，则每一路电源电路(2)按设定上电时序自动准确输出电源。
7.根据权利要求6所述的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置的方法，其特征在于：所述每一路电源电路(2)的实际飞行时间与预设飞行时间相等。
8.根据权利要求7所述的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置的方法，其特征在于：使所述每一路电源电路(2)的实际飞行时间T1与预设飞行时间T相等的方法为：
a)所述步骤4)中MCU控制模块(1)依次检测每一路电源电路(2)的电源开关(5)输出端的电压值，当电源开关(5)输出端的电压值等于该路电源电路(2)的设定电压值时记录停止时间Tc，则实际飞行时间T1＝Tc-Tb；
b)所述MCU控制模块(1)调整方波信号，重复步骤3)、4)，直至实际飞行时间T1与预设飞行时间T相等。
9.根据权利要求8所述的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置的方法，其特征在于：所述MCU控制模块(1)调整方波信号为调整方波信号的占空比或者/和频率。
10.根据权利要求9所述的直流电源按设定上电时序自动准确输出电源的装置的方法，其特征在于：所述MCU控制模块(1)调整方波信号的具体步骤为：当T1<T时，增大方波信号的占空比或者频率或者占空比及频率；当T1>T，减小方波信号的占空比或者频率或者占空比及频率。
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