CN108646635A - 一种电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电源控制装置，具体公开了一种实验室用的电脑可编程、输出可控制、能满足电源波动试验的电源控制装置，包括电脑控制端和电源控制器，电源控制器包括单片机电路以及与单片机电路连接的开关器件、串口驱动电路、按键、显示屏、反馈电路和D/A转换器；D/A转换器与转换电路连接，转换电路分别与输入电路、开关器件和反馈电路连接，输入电路和电源模块连接，电源模块和各模块供电接口连接；电脑控制端和电源控制器通过串口驱动电路连接。本发明节省了实验时电源控制的人工成本，响应和执行速度快，操作便捷，可以实现双路输出控制，成本低廉。

Description

一种电源控制装置

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种电源控制装置，尤其是一种实验室用的电脑可编程、输出可控制、能满足电源波动试验的电源控制装置。

背景技术

目前，大部分的桌面电源都是通过手动调节输出，无论是调整幅度还是调节时间，输出都不稳定，无法实现重复试验，更无法实现可编程输出。要进行电源波动试验，需要购置或租借非常昂贵的电源装置，对企业带来一定经济压力，也给技术开发人员带来极大的不便，增加产品稳定性风险。

发明内容

为了克服现有的实验室用电输出控制成本高、设备复杂、风险较大的问题，本实用新提供一种电源控制装置。

本发明采用的技术方案是：包括电脑控制端和电源控制器，其特征是：所述的电源控制器包括单片机电路以及与单片机电路连接的开关器件、串口驱动电路、按键、显示屏、反馈电路和D/A转换器；D/A转换器与转换电路连接，转换电路分别与输入电路、开关器件和反馈电路连接，输入电路和电源模块连接，电源模块和各模块供电接口连接；电脑控制端和电源控制器通过串口驱动电路连接。

作为优选的，所述的输入电路包括依次相连的滤波器、浪涌抑制器和DC-DC降压模块。

优选的，所述的转换电路包括依次相连的输出调整单元、NPN功率三极管、输出接口。

优选的，所述的开关器件包括非门器件和继电器。

优选的，所述的反馈电路包括依次相连的采样电路和A/D转换器。

优选的，所述的电脑控制端包含两个用于同时连接并控制两个电源控制器串行接口。

优选的，所述的显示屏实时显示检测电路检测到的电源输出参数。

优选的，所述的电源控制装置的控制方法包括以下步骤：

S1图形输入，将电源波形曲线或者曲线参数导入电脑控制端；

S2图形处理，通过电脑控制端的波形处理软件，将图形文件转换成电源波形数据；

S3控制信号，电脑控制端通过串行接口将电源波形数据发送给电源控制器；

S4控制电源输出，电源控制器通过预设程序以及电源输出端的检测信号，根据电源波形数据控制转换电路来调节电源输出的参数。

本发明的有益效果是：响应和执行速度快，节省了实验时人工操作的时间，避免人工操作的不确定性，将重复繁琐的，精确的操作交给计算机，节约实验的人力成本；本发明可根据技术人员自由编制的特殊波形图片文件，提高试验的便捷性；可以同时连接两个执行单元，同时实现两路电源控制，同时输出两组不同的电压波形；本发明的产品价格只是进口电源试验装置的百分之一左右，减少了试验成本。

附图说明

图1是本发明的电路连接示意图。

图2是本发明的软件界面示意图。

图3是本发明的软件流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明包括电脑控制端和电源控制器，其中电源控制器包括单片机电路以及与单片机电路连接的开关器件、串口驱动电路、按键、显示屏、反馈电路和D/A转换器；D/A转换器与转换电路连接，转换电路分别与输入电路、开关器件和反馈电路连接，输入电路和电源模块连接，电源模块和各模块供电接口连接；电脑控制端和电源控制器通过串口驱动电路连接；输入电路包括依次相连的滤波器、浪涌抑制器和DC-DC降压模块；转换电路包括依次相连的输出调整单元、NPN功率三极管、输出接口；开关器件包括非门器件和继电器；反馈电路包括依次相连的采样电路和A/D转换器。

电脑控制端包含两个用于同时连接并控制两个电源控制器串行接口，可以同时连接两个电源控制器，同时实现两路电源控制，输出两组不同的电压波形。

外接电源通过输入电路的滤波器、浪涌抑制器和DC-DC降压模块，将输入电源的电压电流调制成符合控制需要的电源，有效抑制由于输入电源的波动、浪涌、杂波干扰电源控制装饰的运行。

开关器件由非门器件和继电器组成，连接NPN功率三极管的驱动端，当信号要求功率晶体管导通时，开关器件提供足够大的基极驱动电流使其饱和导通；当信号要求功率晶体管截止时，切断基极电流或提供负的基极电流。

反馈电路通过采样电路和A/D转换电路，将输出电压、电流瞬时值的数字信号反馈给单片机电路。

单片机电路通过串口驱动电路输入的数字信号，比对反馈电路的检测值，控制D/A转换器输出控制信号，控制输出调整单元调整转换电路的输出电压值。

单片机电路通过显示屏即时显示输出电压、电流瞬时值。

按键可以直接控制单片机电路，实现开关、启动、暂停功能。

电源模块通过整流降压电路，将输入的市电转换成单片机系统可以运行的直流电源，给整个系统的运行供电。

参见图2和图3，电脑控制端的软件运行步骤如下：

S1图形输入，将电源波形曲线或者曲线参数导入电脑控制端；

S2图形处理，通过电脑控制端的波形处理软件，将图形文件转换成电源波形数据；

S3控制信号，电脑控制端通过串行接口将电源波形数据发送给电源控制器；

S4控制电源输出，电源控制器通过预设程序以及电源输出端的检测信号，根据电源波形数据控制转换电路来调节电源输出的参数。

其中，电源波形可以是实验人员手绘或者使用画图软件绘制，导入电脑后，软件通过读取图形波形，在实验人员确认后，将波形转换成时间轴上的电压变化曲线，即可得到与时间对应的电压变化数据，通过串口将实时控制数据发送给电源控制器，具体程序实施方案如下：

设定X坐标每个像素的时间间隔为10ms，(10ms为时间最小值)，单次实验时间为10ms乘以X坐标的像素最大值，时间可以用户自由设定。根据行业要求，设定输出电压最大值为20V，Y坐标最大值为400个像素点，每个像素点为5mV。对待输出图片进行二值化，得到整个二值化后的二维数组，分别获取每列最大的非0值，得到曲线的每列的最高Y坐标，保存到一维数组，该一维数组就是要输出的设定电压。

设置一个定时器10ms，在定时处理函数中，根据与电源的通讯协议，组织发送设定的电压值到硬件输出电源模块，使其输出设定的曲线。

本软件具备试验重复次数可以调节，可以暂定，启动和重新开始等常规功能，并且可以同时控制两个执行单元输出不同波形，满足用户特殊需求。

当电脑设备没有预留串行借口时，可通过USB转串口驱动程序，用USB借口代替串口连接电源控制器。

由于电源控制器采用的电路设计与控制方法采用了常见的单片机电路以及电脑程序控制，缩减了大量的控制成本，实验所需的电源控制器体积更小、造价更便宜、控制精度更高，同时通过软件对图形的识别，控制操作更简便省时，节约了人力资源。

Claims (8)

1.一种电源控制装置，包括电脑控制端和电源控制器，其特征是：所述的电源控制器包括单片机电路以及与单片机电路连接的开关器件、串口驱动电路、按键、显示屏、反馈电路和D/A转换器；D/A转换器与转换电路连接，转换电路分别与输入电路、开关器件和反馈电路连接，输入电路和电源模块连接，电源模块和各模块供电接口连接；电脑控制端和电源控制器通过串口驱动电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种电源控制装置，其特征是：所述的输入电路包括依次相连的滤波器、浪涌抑制器和DC-DC降压模块。

3.根据权利要求1所述的一种电源控制装置，其特征是：所述的转换电路包括依次相连的输出调整单元、NPN功率三极管、输出接口。

4.根据权利要求1所述的一种电源控制装置，其特征是：所述的开关器件包括非门器件和继电器。

5.根据权利要求1所述的一种电源控制装置，其特征是：所述的反馈电路包括依次相连的采样电路和A/D转换器。

6.根据权利要求1所述的一种电源控制装置，其特征是：所述的电脑控制端包含两个用于同时连接并控制两个电源控制器串行接口。

7.根据权利要求1所述的一种电源控制装置，其特征是：所述的显示屏实时显示检测电路检测到的电源输出参数。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种电源控制装置，其特征在于，所述的电源控制装置的控制方法包括以下步骤：

S1图形输入，将电源波形曲线或者曲线参数导入电脑控制端；

S2图形处理，通过电脑控制端的波形处理软件，将图形文件转换成电源波形数据；

S3控制信号，电脑控制端通过串行接口将电源波形数据发送给电源控制器；

S4控制电源输出，电源控制器通过预设程序以及电源输出端的检测信号，根据电源波形数据控制转换电路来调节电源输出的参数。