CN113110670A - 一种提高电源输出电压稳定性的控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高电源输出电压稳定性的控制系统及方法，涉及电源控制技术领域通过补偿电容预充回路对补偿电容进行预充电，负载电容预充回路对负载电容进行预充电，保证所有补偿电容和负载电容两端的电压是一致的，在动态切换补偿参数时，电容之间不会因为电势差而重新分配电荷，从而保证系统输出再切换补偿参数的时候不会突变。本发明有益效果：解决了现有技术中电源输出电压不稳定等问题。
Description
技术领域
本发明属于电源控制技术领域，具体地涉及一种提高电源输出电压稳定性的控制系统及控制方法。
背景技术
在晶圆、芯片测试系统中对测试设备电压稳定性的要求很高，细微不稳定都会对测试数据的精准性产生不良影响，甚至对芯片造成损坏，因此需要对电源电压进行控制，以避免波动等电源电压不稳定问题。
发明内容
本发明提供一种提高电源输出电压稳定性的控制系统及控制方法，解决现有技术中电源输出电压不稳定等问题。
在本发明的第一方面，提供了一种提高电源输出电压稳定性的控制系统，包括：
补偿电容预充回路，用于对补偿电容进行预充电，保证所有补偿电容两端的电压是一致的，在动态切换补偿参数时，电容之间不会因为电势差而重新分配电荷，从而保证系统输出在切换补偿参数的时候不会突变；
负载电容预充回路，对负载电容进行预充电，保证所有负载电容两端的电压是一致的，在动态切换补偿参数时，电容之间不会因为电势差而重新分配电荷，从而保证系统输出在切换参数的时候不会突变；
负载电容控制回路，用于选择不同负载电容保证输出电压的稳定；
补偿参数选择控制回路，用于在补偿电容预充电完成后，进行补偿参数选择控制，选择需要切换的电阻和电容。
本发明所述补偿电容预充回路包括误差输入单元、跨导放大器、电压缓冲器01、补偿电容选择阵列、控制单元以及接地单元，误差输入单元、跨导放大器、电压缓冲器01、补偿电容选择阵列和接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端与补偿电容选择阵列的信号输入端连接。
本发明所述负载电容预充回路包括误差输入单元、跨导放大器、功放、电压缓冲器02、负载电容选择阵列、控制单元以及接地单元，所述误差输入单元、跨导放大器、功放、电压缓冲器02、负载电容选择阵列以及接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端与负载电容选择阵列的信号输入端连接。
本发明所述补偿参数选择控制回路包括误差输入单元、跨导放大器、电阻选择阵列、补偿电容选择阵列、控制单元以及接地单元，所述误差输入单元、跨导放大器、电阻选择阵列、补偿电容选择阵列以及接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端与电阻选择阵列和补偿电容选择阵列的信号输入端连接。
本发明所述负载电容控制回路包括误差输入单元、跨导放大器、功放、开关、负载电容选择阵列、控制单元和接地单元，所述误差输入单元、跨导放大器、功放、开关、负载电容选择阵列以及接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端分别与开关和负载电容选择阵列的信号输入端连接，用以控制开关的通断和选择不同的负载电容。
本发明所述控制单元为FPGA、MCU、CPLD和CPU控制器中的一种；所述开关为干簧继电器、机械继电器和MOSFET继电器中的一种。
在本发明的第二方面，提供了一种提高电源输出电压稳定性的控制方法，包括如下步骤：
(1)补偿电容预充回路对补偿电容进行预充电，保证所有补偿电容两端的电压是一致的；(2)补偿参数选择控制回路在补偿电容预充电完成后，选择需要切换的电阻和电容；(3)负载电容预充回路，对负载电容进行预充电，保证所有负载电容两端的电压是一致的；(4)负载电容控制回路在负载电容预充电完成后选择不同负载电容保证输出电压的稳定。
本发明第二方面所述的控制方法具体为：误差输入单元输入误差电压后，经过跨导放大器输出误差电流，控制单元控制电压缓冲器01通道打开，控制补偿电容选择阵列选择需要进行预充电的电容，开始进行电容预充电，预充完成后断开电压缓冲器01、断开预充电容通路，补偿电容预充完成；当补偿电容预充完成后，进行补偿参数选择控制，通过控制单元分别控制电阻选择阵列和补偿电容选择阵列选择需要切换的电阻和电容；控制单元控制电压缓冲器02通道打开，控制负载电容选择阵列选择需要进行预充电的电容，开始进行负载电容预充电，预充电完成后断开电压缓冲器02、断开负载电容预充通路，负载电容预充完成；在负载电容预充完成后，使用负载电容控制回路，通过控制单元控制开关的打开，同时通过控制单元控制负载电容选择阵列选择不同的负载电容。
在本发明的第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第二方面所述的方法。
在本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本发明第二方面所述的方法。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
本发明有益效果：本发明提供一种提高电源输出电压稳定性的控制系统及控制方法，解决现有技术中电源输出电压不稳定等问题，通过补偿电容预充回路对补偿电容进行预充电，负载电容预充回路对负载电容进行预充电，保证所有补偿电容和负载电容两端的电压是一致的，在动态切换补偿参数时，电容之间不会因为电势差而重新分配电荷，从而保证系统输出再切换补偿参数的时候不会突变。
附图说明
图1为本发明提高电源输出电压稳定性的控制系统的整体连接结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1示出了本发明提高电源输出电压稳定性的控制系统的连接结构示意图。
本发明提供一种提高电源输出电压稳定性的控制系统及控制方法，解决现有技术中电源输出电压不稳定等问题，所述控制系统包括误差输入单元、跨导放大器、功放模块、输出电压模块、电压缓冲器01、电阻选择阵列、补偿电容选择阵列、电压缓冲器02、开关、负载电容选择阵列、接地单元以及控制单元，误差输入单元、跨导放大器、功放和输出电压模块依次连接，跨导放大器分别通过电压缓冲器和电阻选择阵列与补偿电容选择阵列连接，补偿电容选择阵列与接地单元连接，功放模块通过电压缓冲器02与负载电容选择阵列连接，输出电压模块通过开关与负载电容选择阵列连接，负载电容选择阵列与接地单元连接，控制单元分别与电阻选择阵列、补偿电容选择阵列、开关和负载电容选择阵列连接。
控制单元可选择FPGA、MCU、CPLD、CPU等控制器中的一种。
开关可选择干簧继电器、机械继电器、MOSFET继电器中的一种。
跨导放大器输入量是误差电压，输出量是电流，通过电压缓冲器01给补偿电容充电，系统闭环以后，误差电压会趋近于零，充电电流也会变成零，最终电容电压维持在某一电平不变。
补偿电容预充回路：由误差输入单元、跨导放大器、电压缓冲器01、补偿电容选择阵列、控制单元以及接地单元组成，误差输入单元、跨导放大器、电压缓冲器01、补偿电容选择阵列和接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端与补偿电容选择阵列的信号输入端连接；为了在不同容性负载下保持稳定工作，需要配合选择不同的补偿电容。补偿电容预充回路对所有补偿电容进行预充电，保证系统中所有补偿电容两端的电压都是一样的，这样在动态切换补充参数时，电容之间不会因为电势差而重新分配电荷，故而保证系统输出在切换补偿参数的时候不会突变。
控制单元控制电压缓冲器01通道打开，控制补偿电容选择阵列选择需要进行预充电的电容，开始进行电容预充电，预充完成后断开电压缓冲器01、断开预充电容通路，补偿电容预充完成。
负载电容预充回路：负载电容预充回路由误差输入单元、跨导放大器、功放模块、电压缓冲器02、负载电容选择阵列、控制单元以及接地单元组成，所述误差输入单元、跨导放大器、功放、电压缓冲器02、负载电容选择阵列以及接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端与负载电容选择阵列的信号输入端连接。为了保证电压在动态电流不断变化的过程中，保持输出的更加稳定，需要配合选择不同的负载电容，负载电容预充回路对负载电容进行预充电，保证所有负载电容两端的电压是一致的，这样动态切换补偿参数时，电容之间不会因为电势差而重新分配电荷，从而保证系统输出再切换参数的时候不会突变。
控制单元控制电压缓冲器02通道打开，控制负载电容选择阵列选择需要进行预充电的电容，开始进行负载电容预充电，预充完成后断开电压缓冲器02、断开负载电容预充通路，负载电容预充完成。
补偿参数选择控制回路：由误差输入单元、跨导放大器、电阻选择阵列、补偿电容选择阵列、控制单元以及接地单元组成，所述误差输入单元、跨导放大器、电阻选择阵列、补偿电容选择阵列以及接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端与电阻选择阵列和补偿电容选择阵列的信号输入端连接。
当补偿电容预充完成后，需要进行补偿参数选择控制，通过控制单元控制电阻选择阵列选择需要切换的电阻，通过控制单元控制补偿电容选择阵列，选择需要切换的电容，由于所有补偿电容两端的电压是一致的，这样动态切换补偿参数时，电容之间不会因为电势差而重新分配电荷，从而保证系统输出再切换补偿参数的时候不会突变，从而保证输出电压的稳定。
负载电容控制回路：由误差输入单元、跨导放大器、功放、输出电压模块、开关、负载电容选择阵列、控制单元和接地单元组成，所述误差输入单元、跨导放大器、功放、输出电压模块、开关、负载电容选择阵列以及接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端分别与开关和负载电容选择阵列的信号输入端连接，用以控制开关的通断和选择不同的负载电容。
当负载电容预充电完成后，为了保证电压在动态电流变化的过程中，保持输出的更加稳定，需要配合选择不同的负载电容，在使用负载电容控制回路时，通过控制单元控制开关的打开，通过控制单元控制负载电容选择阵列选择不同的负载电容。
一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序(即上位机软件)，所述程序被处理器执行时实现如上所述的控制方法。
用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本发明的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
Claims (10)
1.一种提高电源输出电压稳定性的控制系统，其特征在于，包括：
补偿电容预充回路，用于对补偿电容进行预充电，保证所有补偿电容两端的电压是一致的，在动态切换补偿参数时，电容之间不会因为电势差而重新分配电荷，从而保证系统输出在切换补偿参数的时候不会突变；
负载电容预充回路，对负载电容进行预充电，保证所有负载电容两端的电压是一致的，在动态切换补偿参数时，电容之间不会因为电势差而重新分配电荷，从而保证系统输出在切换参数的时候不会突变；
负载电容控制回路，用于选择不同负载电容保证输出电压的稳定；
补偿参数选择控制回路，用于在补偿电容预充电完成后，进行补偿参数选择控制，选择需要切换的电阻和电容。
2.根据权利要求1所述的一种提高电源输出电压稳定性的控制系统，其特征在于：所述补偿电容预充回路包括误差输入单元、跨导放大器、电压缓冲器01、补偿电容选择阵列、控制单元以及接地单元，误差输入单元、跨导放大器、电压缓冲器01、补偿电容选择阵列和接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端与补偿电容选择阵列的信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种提高电源输出电压稳定性的控制系统，其特征在于：所述负载电容预充回路包括误差输入单元、跨导放大器、功放、电压缓冲器02、负载电容选择阵列、控制单元以及接地单元，所述误差输入单元、跨导放大器、功放、电压缓冲器02、负载电容选择阵列以及接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端与负载电容选择阵列的信号输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种提高电源输出电压稳定性的控制系统，其特征在于：所述补偿参数选择控制回路包括误差输入单元、跨导放大器、电阻选择阵列、补偿电容选择阵列、控制单元以及接地单元，所述误差输入单元、跨导放大器、电阻选择阵列、补偿电容选择阵列以及接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端与电阻选择阵列和补偿电容选择阵列的信号输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种提高电源输出电压稳定性的控制系统，其特征在于：所述负载电容控制回路包括误差输入单元、跨导放大器、功放、开关、负载电容选择阵列、控制单元和接地单元，所述误差输入单元、跨导放大器、功放、开关、负载电容选择阵列以及接地单元按照信号传输方向依次连接，控制单元的信号输出端分别与开关和负载电容选择阵列的信号输入端连接，用以控制开关的通断和选择不同的负载电容。
6.根据权利要求2-5中任一所述的一种提高电源输出电压稳定性的控制系统，其特征在于：所述控制单元为FPGA、MCU、CPLD和CPU控制器中的一种；所述开关为干簧继电器、机械继电器和MOSFET继电器中的一种。
7.根据权利要求1-5中任一所述的提高电源输出电压稳定性的控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)补偿电容预充回路对补偿电容进行预充电，保证所有补偿电容两端的电压是一致的；(2)补偿参数选择控制回路在补偿电容预充电完成后，选择需要切换的电阻和电容；(3)负载电容预充回路，对负载电容进行预充电，保证所有负载电容两端的电压是一致的；(4)负载电容控制回路在负载电容预充电完成后选择不同负载电容保证输出电压的稳定。
8.根据权利要求8所述的提高电源输出电压稳定性的控制系统的控制方法，其特征在于，所述的控制方法具体为：误差输入单元输入误差电压后，经过跨导放大器输出误差电流，控制单元控制电压缓冲器01通道打开，控制补偿电容选择阵列选择需要进行预充电的电容，开始进行电容预充电，预充完成后断开电压缓冲器01、断开预充电容通路，补偿电容预充完成；当补偿电容预充完成后，进行补偿参数选择控制，通过控制单元分别控制电阻选择阵列和补偿电容选择阵列选择需要切换的电阻和电容；控制单元控制电压缓冲器02通道打开，控制负载电容选择阵列选择需要进行预充电的电容，开始进行负载电容预充电，预充电完成后断开电压缓冲器02、断开负载电容预充通路，负载电容预充完成；在负载电容预充完成后，使用负载电容控制回路，通过控制单元控制开关的打开，同时通过控制单元控制负载电容选择阵列选择不同的负载电容。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求7～8中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求7～8中任一项所述的方法。
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