CN107797499B - 一种脉冲式程控电源及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉冲式程控电源及其控制方法，程控电源包括处理模块、USB通信模块、数模转换模块、电参数测量模块以及功率输出模块，处理模块与USB通信模块连接，处理模块输出端与数模转换模块输入端相连，数模转换模块输出端与功率输出模块输入端相连，功率输出模块作为程控电源的输出端，电参数测量模块与功率输出模块输出端相连，电参数测量模块输出端与处理模块输入端相连。本发明创造通过处理模块控制功率输出模块的输出电压电流，利用数字控制的方式实现快速提高功率输出模块输出电压电流值的效果，保护LED在测试过程中不会出现任何损坏。该控制方法能够在最大限度内降低测量时间。本发明创造用于对LED进行电参数测量。
Description
技术领域
本发明涉及电源电路技术领域，更具体地说涉及一种程控电源电路结构及其控制方法。
背景技术
随着LED应用在生活中扮演越来越重要的角色，其技术也不断成熟，大功率LED制造技术不断完善。人们对LED的性能要求也变得越来越高，生产过程中LED的测试已变成不可缺少的一部分，其要求也变得越来越重要，其中电性能测试就成为最重要的角色。
在常规LED测试过程，为了使所测试的LED损伤最少，通常不会增加散热装置，所以要求的测试时间短，但目前市场上测试电源存在电流过冲，达到满足大功率LED测量的恒定电流时间过长等缺点，导致在LED测试过程中出现测试不准确，LED损坏等现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于大功率LED测量的脉冲式程控电源及其控制方法。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种脉冲式程控电源，包括处理模块、USB通信模块、数模转换模块、电参数测量模块以及功率输出模块，所述处理模块通过USB通信模块与外部设备通信连接，所述处理模块输出端与数模转换模块输入端相连，所述数模转换模块输出端与功率输出模块输入端相连，所述功率输出模块输出端作为程控电源的输出端，所述电参数测量模块与功率输出模块输出端相连，所述电参数测量模块输出端与处理模块输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述处理模块包括处理芯片，所述处理芯片是FPGA芯片、ARM芯片、MCU芯片中的一种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述USB通信模块包括型号为CY7C68003-20FN的通信芯片。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电参数测量模块包括电流采样电阻、电压采样电阻、通道切换开关、模数转换芯片以及为模数转换芯片提供基准电压的基准电源，所述功率输出模块输出端分别与电流采样电阻和电压采样电阻相连，所述电流采样电阻、电压采样电阻均通过通道切换开关与模数转换芯片输入端相连，所述模数转换芯片输出端与处理模块输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述数模转换模块包括数模转换芯片以及放大电路，所述数模转换芯片输入端与处理模块输出端相连，所述数模转换芯片输出端与放大电路输入端相连，所述放大电路输出端与功率输出模块输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述数模转换芯片型号为AD5726。
作为上述技术方案的进一步改进，所述功率输出模块包括电流输出单元以及电压输出单元；所述电压输出单元包括运放器U1、运放器U2、三极管Q1以及功放管QT1，所述运放器U1同相输入端与数模转换模块输出端相连，运放器U1输出端与三极管Q1基极相连，三极管Q1发射极与运放器U1反相输入端相连，三极管Q1集电极与运放器U2同相输入端相连，运放器U2输出端与其反相输入端相连，运放器U2输出端与功放管QT1输入端相连，功放管QT1输出端与三极管Q1集电极相连；所述电流输出单元包括运放器U3、运放器U4以及功放管QT2，运放器U3同相输入端接地，运放器U3输出端通过并联的电容和电阻与运放器U3反相输入端相连，运放器U3输出端与运放器U4反相输入端相连，运放器U4同相输入端接地，运放器U4输出端通过电容与运放器U4反相输入端相连，运放器U4输出端与功放管QT2输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述功放管QT1和功放管QT2是由两个三极管组成的复合管。
本发明的有益效果是：本发明通过处理模块控制功率输出模块的输出电压以及输出电流，利用数字控制的方式实现快速提高功率输出模块输出电压电流值的效果，以满足对LED测量的电源需求，保护LED在测试过程中不会出现任何损坏。本发明创造用于对LED进行电参数测量。
本发明创造同时还公开了一种上述脉冲式程控电源的控制方法，包括以下步骤：
步骤1.在被测物两端加载小电压电流信号，测量被测物的内阻；
步骤2.根据被测物的内阻，判断被测物是纯电阻特性还是二极管特性；
步骤3.若被测物是纯电阻特性，则以电压加载方式在被测物两端加载测量电信号，若被测物是二极管特性，则以电流加载方式在被测物两端加载测量电信号；
步骤4.设置测量电信号的初始加载比例以及加载时间，在被测物两端加载该初始加载比例下的测量电信号，所述初始加载比例大于60％，所述加载时间小于1ms；
步骤5.测量被测物的电参数，判断初始加载比例下的测量电信号是否会对被测物造成损坏；
步骤6.若判断结果为不会对被测物造成损坏，逐步加大测量电信号的加载比例，直到达到被测物所能够加载的测量电信号的极限值，若判断结果为会对被测物造成损坏，返回步骤4，重新设置初始加载比例。
本发明的有益效果是：本发明所述控制方法首先判断被测物的属性，确定测量电信号加载方式，并在测量开始时直接加载大比例的测量电信号，在保证被测物不被损害的前提下逐步加大测量电信号的加载比例，直到达到被测物所能加载的测量电信号极限值，能够在最大限度内降低测量时间，实现快速提高输出电压电流值的效果，以满足对LED测量的电源需求，保护LED在测试过程中不会出现任何损坏。本发明创造用于控制程控电源输出的测量电信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明创造的电路模块框架图；
图2是本发明创造的电参数测量模块实施例原理图；
图3是本发明创造的功率输出模块实施例原理图；
图4是本发明创造的控制方法实施例流程图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指元件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接元件，来组成更优的电路结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图3，本发明创造公开了一种脉冲式程控电源，包括处理模块、USB通信模块、数模转换模块、电参数测量模块以及功率输出模块，所述处理模块通过USB通信模块与外部设备通信连接，所述处理模块输出端与数模转换模块输入端相连，所述数模转换模块输出端与功率输出模块输入端相连，所述功率输出模块输出端作为程控电源的输出端，所述电参数测量模块与功率输出模块输出端相连，所述电参数测量模块输出端与处理模块输入端相连。具体地，本发明创造通过处理模块控制功率输出模块的输出电压以及输出电流，利用数字控制的方式实现快速提高功率输出模块输出电压电流值的效果，以满足对LED测量的电源需求，保护LED在测试过程中不会出现任何损坏。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述处理模块包括处理芯片，所述处理芯片是FPGA芯片、ARM芯片、MCU芯片中的一种。以上所述类型的处理芯片程序编写简单，硬件资源丰富，运行速度快，能够满足本发明创造所述处理模块的要求。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述USB通信模块包括型号为CY7C68003-20FN的通信芯片。本发明创造通过USB通信模块与外部设备进行双向通信连接，以该型号的通信芯片为USB通行模块的核心，有效简化电路结构，降低电路设计时的布线难度。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述电参数测量模块包括电流采样电阻、电压采样电阻、通道切换开关、模数转换芯片以及为模数转换芯片提供基准电压的基准电源，所述功率输出模块输出端分别与电流采样电阻和电压采样电阻相连，所述电流采样电阻、电压采样电阻均通过通道切换开关与模数转换芯片输入端相连，所述模数转换芯片输出端与处理模块输入端相连。具体地，本实施方式中利用电流采样电阻以及电压采样电阻分别采集功率输出模块输出到LED的电流电压模拟信号，并通过模数转换芯片转换成数字信号，输入到处理模块中，实现对功率输出模块输出电流电压的闭环控制，提高控制精度。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述数模转换模块包括数模转换芯片以及放大电路，所述数模转换芯片输入端与处理模块输出端相连，所述数模转换芯片输出端与放大电路输入端相连，所述放大电路输出端与功率输出模块输入端相连。具体地，所述数模转换芯片将处理模块输出的，用于将控制功率输出模块输出电压电流值的数字信号转换成模拟信号，但是由于数字电路的输出电流电压有限，一般难以达到驱动大功率LED的要求，因此本实施方式中还需要通过放大电路的作用将数模转换芯片输出电压放大，以提高本发明创造所述程控电源的LED驱动能力，
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施例中，所述数模转换芯片型号为AD5726，所述型号的数模转换芯片配置有4通道的输入端，并且是12位串行输入端，输出电压精度高。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述功率输出模块包括电流输出单元以及电压输出单元；所述电压输出单元包括运放器U1、运放器U2、三极管Q1以及功放管QT1，所述运放器U1同相输入端与数模转换模块输出端相连，运放器U1输出端与三极管Q1基极相连，三极管Q1发射极与运放器U1反相输入端相连，三极管Q1集电极与运放器U2同相输入端相连，运放器U2输出端与其反相输入端相连，运放器U2输出端与功放管QT1输入端相连，功放管QT1输出端与三极管Q1集电极相连；所述电流输出单元包括运放器U3、运放器U4以及功放管QT2，运放器U3同相输入端接地，运放器U3输出端通过并联的电容和电阻与运放器U3反相输入端相连，运放器U3输出端与运放器U4反相输入端相连，运放器U4同相输入端接地，运放器U4输出端通过电容与运放器U4反相输入端相连，运放器U4输出端与功放管QT2输入端相连。具体地，所述运放器U1、运放器U2以及三极管Q1用于实现控制功放管QT1输出电压的功能，所述运放器U3和运放器U4用于实现控制功放管QT2输出电流的功能。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述功放管QT1和功放管QT2是由两个三极管组成的复合管，以便进一步提高功率输出模块的功率放大效果。
参照图4，本发明创造同时还提供了一种上述脉冲式程控电源的控制方法，包括以下步骤：
步骤1.在被测物两端加载小电压电流信号，测量被测物的内阻；
步骤2.根据被测物的内阻，判断被测物是纯电阻特性还是二极管特性；
步骤3.若被测物是纯电阻特性，则以电压加载方式在被测物两端加载测量电信号，若被测物是二极管特性，则以电流加载方式在被测物两端加载测量电信号；
步骤4.设置测量电信号的初始加载比例以及加载时间，在被测物两端加载该初始加载比例下的测量电信号，所述初始加载比例大于60％，所述加载时间小于1ms；
步骤5.测量被测物的电参数，判断初始加载比例下的测量电信号是否会对被测物造成损坏；
步骤6.若判断结果为不会对被测物造成损坏，逐步加大测量电信号的加载比例，直到达到被测物所能够加载的测量电信号的极限值，若判断结果为会对被测物造成损坏，返回步骤4，重新设置初始加载比例。
具体地，本发明所述控制方法打破了传统技术方案中从小的测量电信号起，按照分辨率设定逐步增大的方式，节约测量电信号的上升的时间。首先判断被测物的属性，确定测量电信号加载方式，并在测量开始时直接加载大比例的测量电信号，在保证被测物不被损害的前提下逐步加大测量电信号的加载比例，直到达到被测物所能加载的测量电信号极限值，能够在最大限度内降低测量时间，实现快速提高输出电压电流值的效果，以满足对LED测量的电源需求，保护LED在测试过程中不会出现任何损坏。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种脉冲式程控电源，其特征在于：包括处理模块、USB通信模块、数模转换模块、电参数测量模块以及功率输出模块，所述处理模块与USB通信模块连接，所述处理模块输出端与数模转换模块输入端相连，所述数模转换模块输出端与功率输出模块输入端相连，所述功率输出模块作为程控电源的输出端，所述电参数测量模块与功率输出模块输出端相连，所述电参数测量模块输出端与处理模块输入端相连；脉冲式程控电源的控制方法，包括以下步骤：
步骤1.在被测物两端加载小电压电流信号，测量被测物的内阻；
步骤2.根据被测物的内阻，判断被测物是纯电阻特性还是二极管特性；
步骤3.若被测物是纯电阻特性，则以电压加载方式在被测物两端加载测量电信号，若被测物是二极管特性，则以电流加载方式在被测物两端加载测量电信号；
步骤4.设置测量电信号的初始加载比例以及加载时间，在被测物两端加载该初始加载比例下的测量电信号，所述初始加载比例大于60％，所述加载时间小于1ms；
步骤5.测量被测物的电参数，判断初始加载比例下的测量电信号是否会对被测物造成损坏；
步骤6.若判断结果为不会对被测物造成损坏，逐步加大测量电信号的加载比例，直到达到被测物所能够加载的测量电信号的极限值，若判断结果为会对被测物造成损坏，返回步骤4，重新设置初始加载比例。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲式程控电源，其特征在于：所述处理模块包括处理芯片，所述处理芯片是FPGA芯片、ARM芯片、MCU芯片中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲式程控电源，其特征在于：所述USB通信模块包括型号为CY7C68003-20FN的通信芯片。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲式程控电源，其特征在于：所述电参数测量模块包括电流采样电阻、电压采样电阻、通道切换开关、模数转换芯片以及为模数转换芯片提供基准电压的基准电源，所述功率输出模块输出端分别与电流采样电阻和电压采样电阻相连，所述电流采样电阻、电压采样电阻均通过通道切换开关与模数转换芯片输入端相连，所述模数转换芯片输出端与处理模块输入端相连。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲式程控电源，其特征在于：所述数模转换模块包括数模转换芯片以及放大电路，所述数模转换芯片输入端与处理模块输出端相连，所述数模转换芯片输出端与放大电路输入端相连，所述放大电路输出端与功率输出模块输入端相连。
6.根据权利要求5所述的一种脉冲式程控电源，其特征在于：所述数模转换芯片型号为AD5726。
7.根据权利要求6所述的一种脉冲式程控电源，其特征在于：所述功率输出模块包括电流输出单元以及电压输出单元；所述电压输出单元包括运放器U1、运放器U2、三极管Q1以及功放管QT1，所述运放器U1同相输入端与数模转换模块输出端相连，运放器U1输出端与三极管Q1基极相连，三极管Q1发射极与运放器U1反相输入端相连，三极管Q1集电极与运放器U2同相输入端相连，运放器U2输出端与其反相输入端相连，运放器U2输出端与功放管QT1输入端相连，功放管QT1输出端与三极管Q1集电极相连；所述电流输出单元包括运放器U3、运放器U4以及功放管QT2，运放器U3同相输入端接地，运放器U3输出端通过并联的电容和电阻与运放器U3反相输入端相连，运放器U3输出端与运放器U4反相输入端相连，运放器U4同相输入端接地，运放器U4输出端通过电容与运放器U4反相输入端相连，运放器U4输出端与功放管QT2输入端相连。
8.根据权利要求7所述的一种脉冲式程控电源，其特征在于：所述功放管QT1和功放管QT2是由两个三极管组成的复合管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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