CN114333656B - 电源自检系统、可调电压源及图像信号发生器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电源自检系统、可调电压源及图像信号发生器。电源自检系统包括电源生成模块、输出控制模块、采样模块和控制模块，电源生成模块用于提供电源信号；输出控制模块用于在控制模块输出的控制信号的控制下控制电源生成模块的输出端在假负载模块和待测负载之间进行切换连接；采样模块用于采样电源生成模块和负载之间的连接线上的信号并发送给控制模块，负载为假负载模块或待测负载；控制模块用于向输出控制模块输出控制信号，并在电源生成模块的输出端与假负载模块连接时，对比采样模块的采样信号和预设自检值，若二者之间的差距在误差范围内，则确定当前电源生成模块正常工作。可以非常方便地实现电源生成模块的开机自检。

Description

电源自检系统、可调电压源及图像信号发生器

技术领域

本发明涉及显示面板检测的技术领域，更具体地涉及一种电源自检系统、可调电压源及图像信号发生器。

背景技术

图像信号发生器(Pattern Generator，PG)是一种信号发生装置，其可以响应不同指令生成不同的图像测试信号，以实现对诸如液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)和有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等显示面板的测试。

图像信号发生器中的电源模块用于生成多路电源信号，目的是为待测显示面板(即待测屏)提供不同的电源信号来。每路电源信号可以采用1路电源生成电路来生成，并将电源信号提供给负载(即待测屏)。在待测屏的测试过程中，为保证测试效果，需要保证电源生成电路所提供的电源电压的稳定性和准确度。

发明内容

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种电源自检系统、可调电压源及图像信号发生器。

根据本发明一方面，提供了一种电源自检系统，包括电源生成模块、输出控制模块、采样模块和控制模块，其中，电源生成模块用于提供电源信号；输出控制模块用于在控制模块输出的控制信号的控制下控制电源生成模块的输出端在假负载模块和待测负载之间进行切换连接；采样模块用于采样电源生成模块和负载之间的连接线上的信号并发送给控制模块，负载为假负载模块或待测负载；控制模块用于向输出控制模块输出控制信号，并在电源生成模块的输出端与假负载模块连接时，对比采样模块的采样信号和预设自检值，若二者之间的差距在误差范围内，则确定当前电源生成模块正常工作。

示例性地，控制模块还用于接收开机启动信号并响应于开机启动信号生成并向输出控制模块输出第一控制信号；输出控制模块用于基于第一控制信号控制电源生成模块的输出端与假负载模块连接；控制模块还用于在确定电源生成模块正常工作后，生成并向输出控制模块输出第二控制信号；输出控制模块用于基于第二控制信号控制电源生成模块的输出端切换至与待测负载连接。

示例性地，采样模块包括电流采样模块，电流采样模块用于对电源生成模块的输出端和负载之间的连接线上的电流进行采样；控制模块还用于在电源生成模块的输出端与假负载模块连接时，将电流采样模块采样到的实际采样电流与预设理想电流相比较，如果实际采样电流与预设理想电流之间的差距在第一误差范围内，则确定电源生成模块的电流采样通道正常工作，电流采样通道包括电流采样模块。

示例性地，电流采样模块包括采样电阻和采样子模块，控制模块还包括第一模数转换子模块，电流采样通道还包括第一模数转换子模块，其中，采样电阻串联在电源生成模块和负载之间；采样子模块用于采样采样电阻两端的电压；第一模数转换子模块用于将采样子模块采样后的电压信号转换成第一数字信号并发送给控制模块；控制模块还用于根据第一数字信号和第一模数转换子模块的预设校准转换公式计算实际采样电流。

示例性地，采样模块包括电压采样模块，电压采样模块用于对电源生成模块的输出电压进行采样；控制模块还用于在电源生成模块的输出端与假负载模块连接时，将电压采样模块采样到的实际采样电压与第一预设理想电压相比较，如果实际采样电压与第一预设理想电压之间的差距在第二误差范围内，则确定电源生成模块的电压采样通道正常工作，电压采样通道包括电压采样模块。

示例性地，控制模块还包括第二模数转换子模块，电压采样通道还包括第二模数转换子模块，其中，第二模数转换子模块用于将电压采样模块采样的实际采样电压转换成第二数字信号并发送给控制模块；控制模块还用于根据第二数字信号和第二模数转换子模块的预设校准转换公式计算实际采样电压。

示例性地，控制模块还用于基于电压采样模块采样到的实际采样电压和预设目标电压生成用于PID调节的模拟电压值，并基于用于PID调节的模拟电压值对电源生成模块的输出电压进行PID调节；以及在电源生成模块的输出端与假负载模块连接时，将用于PID调节的模拟电压值与第二预设理想电压相比较，如果用于PID调节的模拟电压值与第二预设理想电压之间的差距在第三误差范围内，则确定电源生成模块的PID调节通道正常工作，PID调节通道包括电压采样模块和第二模数转换子模块。

示例性地，控制模块包括可编程门阵列子模块和数模转换子模块，PID调节通道还包括可编程门阵列子模块和数模转换子模块，其中，可编程门阵列子模块用于根据第二数字信号、目标数字电压信号和预设公式计算并生成第三数字信号，目标数字电压信号与预设目标电压相对应，预设公式中的系数与第二模数转换模块校准后的转换系数和数模转换模块校准后的转换系数相关；数模转换子模块的输入端与门阵列子模块的输出端连接，数模转换子模块的输出端与电源生成模块的控制端连接，数模转换子模块用于对第三数字信号进行数模转换生成用于PID调节的模拟电压值，并将用于PID调节的模拟电压值输出至电源生成模块的控制端以对电源生成模块的输出电压进行PID调节；控制模块还用于根据第三数字信号和数模转换子模块的预设校准转换公式计算用于PID调节的模拟电压值。

示例性地，输出控制模块包括开关子模块和开关控制子模块，其中，开关子模块的输入端与电源生成模块的输出端连接，开关子模块的输出端分别与假负载模块和待测负载连接；开关控制子模块的输入端与控制模块的输出端连接，开关控制子模块的输出端与开关子模块的控制端连接，开关控制子模块用于在控制信号的控制下控制开关子模块接通电源生成模块的输出端与假负载模块之间的通路或接通电源生成模块的输出端与待测负载之间的通路。

示例性地，开关子模块为继电器，开关控制子模块为继电器驱动电路，其中，继电器驱动电路的输入端用于接收控制信号，继电器驱动电路的输出端与继电器的线圈输入端连接，继电器驱动电路用于在控制信号的控制下生成用于驱动继电器的触点接通或断开的驱动信号；继电器的两个公共触点与电源生成模块的输出端连接；继电器的两个常开触点或两个常闭触点与待测负载的输入端连接；继电器的两个常闭触点或两个常开触点与假负载模块的一端连接，假负载模块的另一端接地。

示例性地，继电器驱动电路包括三极管和二极管，三极管的基极用于接收控制信号，三极管的发射极接地；二极管的正极与三极管的集电极以及继电器的第一线圈输入端连接，二极管的负极与预设电源电压以及继电器的第二线圈输入端连接。

示例性地，控制模块还用于在电源生成模块非正常工作时，将报警信息上传至上位机。

根据本发明另一方面，提供一种可调电压源，包括上述电源自检系统。

根据本发明另一方面，提供一种图像信号发生器，包括上述可调电压源。

根据本发明实施例的电源自检系统、可调电压源及图像信号发生器，通过输出控制模块，可以实现假负载模块与待测负载之间的切换连接，从而可以非常方便地利用假负载模块实现电源生成模块的开机自检。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本发明一个实施例的电源自检系统的示意性框图；

图2示出根据本发明一个实施例的开关子模块和开关控制子模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

为了至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种电源自检系统、可调电压源及图像信号发生器。

下面结合图1描述根据本发明实施例的电源自检系统。图1示出根据本发明一个实施例的电源自检系统100的示意性框图。需注意，图1所示的电源自检系统100仅是示例而非对本发明的限制，本发明实施例提供的电源自检系统100并不局限于图1所示的结构。例如，图1示出电源生成模块110包括低压差(LDO)线性稳压子模块，但是电源生成模块110还可以包括其他类型的电源子模块，例如开关电源子模块等。开关电源子模块可以是例如直流-直流(DC-DC)转换子模块。又例如，图1示出电源自检系统100包括电流采样模块140和电压采样模块150，但是电流采样模块140、电压采样模块150及它们内部的结构仅为示例，电源自检系统100可以不包括电流采样模块140和/或电压采样模块150，或者电流采样模块140和/或电压采样模块150内部的电路结构可以改变。

如图1所示，电源自检系统100包括电源生成模块110、输出控制模块120、采样模块和控制模块130。

电源生成模块110用于提供电源信号。电源生成模块110可以是任何合适的能够输出电源信号的模块。

示例性而非限制性地，电源生成模块110可以包括开关电源子模块和/或线性电源子模块。开关电源子模块可以是例如DC-DC转换子模块。线性电源子模块可以是例如LDO线性稳压子模块。

输出控制模块120用于在控制模块130输出的控制信号的控制下控制电源生成模块110的输出端在假负载模块和待测负载之间进行切换连接。

采样模块用于采样电源生成模块110和负载之间的连接线上的信号并发送给控制模块140，负载为假负载模块或待测负载。

示例性而非限制性地，采样模块可以包括电流采样模块140和/或电压采样模块150。

电源生成模块110的输出端与假负载模块连接时，采样模块用于采样电源生成模块110和假负载模块之间的连接线上的信号。电源生成模块110的输出端与待测负载连接时，采样模块用于采样电源生成模块110和待测负载之间的连接线上的信号。

控制模块130用于向输出控制模块120输出控制信号，并在电源生成模块110的输出端与假负载模块连接时，对比采样模块130的采样信号和预设自检值，若二者之间的差距在误差范围内，则确定当前电源生成模块110正常工作。

示例性而非限制性地，图像信号发生器中的可调电压源可以包括9路电源生成模块，分别用于生成VGH、VGL、ELVDD、VDD、VDDIO、TPVDD、TPVDDIO、VBL、ELVESS这9种电压。

图1示出的是图像信号发生器的至少一路(例如上述9路)电源中的任一路电源所对应的电源自检系统的原理框图。图1所示的电源自检系统中包括三种功能通道：1、电流采样通道：采样电阻(R1+R2)+AMP+ADC+门阵列子模块；2、电压采样通道：AMP+ADC+门阵列子模块；3、PID调节通道：电压采样通道+电源模块(例如LDO子模块)及电源模块的控制电路(DAC+AMP+门阵列子模块)。AMP是放大子模块，ADC是模数转换子模块，DAC是数模转换子模块。此外，门阵列子模块可以是例如现场可编程门阵列(FPGA)子模块。在图1所示的示例中，电压采样模块包括了衰减器，但是这仅是示例，该衰减器可以不存在。

在以上三种功能模块中，均需要用到ADC和/或DAC。ADC和DAC分别具有转换公式，在图像信号发生器出厂前往往需要对该转换公式的相关参数进行补偿校准，以保证电源电路的稳定性和准确度。

虽然在出厂前会进行ADC和DAC子模块的补偿校准，但是在用户侧的用户使用时，ADC子模块和DAC子模块可能会受其他环境(例如在高温环境下)因素的影响而存在准确度不高的问题，从而造成电源生成模块输出信号的准确性不高，不能满足客户需求。

本发明可以利用电源自检系统进行自检，若电源通路正确导通，则可继续供用户操作，若不符合要求，则发出告警，告知用户停止使用。故能够在用户正式使用之前自动自检，从而借助该功能可以提高设备的可靠性，进而提高用户的满意度。

针对9路电源中的每路电源，在图1所示的电流采样电阻R2的输出端的节点为U4(其可以视为电源生成模块110的输出端的节点)。图1示出电流采样电阻R2后端还连接有噪声滤波器，但是这仅是示例，噪声滤波器可以不存在。在U4后端设置有输出控制模块120。输出控制模块120用于在控制信号drvrlrelay-fb的作用下使得节点U4与节点Vext(未示出)相连，或者与假负载模块相连。节点Vext是待测负载的输入端或靠近待测负载的输入端的节点。待测负载可以是诸如待测屏等。

drvrlrelay_out控制信号可以由嵌入式控制系统传输给控制模块130(例如FPGA模块)并经由控制模块130传输至输出控制模块120。

在开机自检时，可以首先将控制信号drvrlrelay_out传输至输出控制模块120，使其控制电源生成模块110的输出端与假负载模块连接。在这种情况下，可以将上述电流采样通道、电压采样通道和PID调节通道中的任一者或多者或者除这三者以外的其他功能通道的采样信号与预设自检值进行对比。

示例性地，假负载模块可以是大功率高精度采样电阻，阻值大约是100欧姆。在开机过程中，系统会控制电源生成模块110输出预设的电源电压(例如1V或者其他电压值)，同时可以进行电流的采样和电压的采样，并判断电流值和电压值是否正确。

由于假负载模块是已知的、预设的，因此，电源生成模块110的输出端与假负载模块连接的情况下电流采样模块140、电压采样模块150或其他模块采样到的信号或者PID调节通道输出的PID调节信号(即用于PID调节的模拟电压值)的期望大小也是已知的。如果实际采样到的信号或实际输出的PID调节信号与期望值(即预设自检值)不匹配，二者之间的误差过大，则可以认为当前电源生成模块110和/或用于电压生成模块110的电流采样通道、电压采样通道或PID调节通道没有正常工作。

根据本发明实施例的电源自检系统，通过输出控制模块，可以实现假负载模块与待测负载之间的切换连接，从而可以非常方便地利用假负载模块实现电源生成模块的开机自检。并且，可选地，在自检通过的情况下，可以通过输出控制模块将电源生成模块的输出端切换为与待测负载连接以利用电源生成模块为待测负载提供电源。借助该自检功能可以提高电源生成模块的可靠性，进而可以提高用户的满意度。

根据本发明实施例，控制模块130还可以用于接收开机启动信号并响应于开机启动信号生成并向输出控制模块120输出第一控制信号；输出控制模块120用于基于第一控制信号控制电源生成模块110的输出端与假负载模块连接；控制模块130还用于在确定电源生成模块110正常工作后，生成并向输出控制模块120输出第二控制信号；输出控制模块120用于基于第二控制信号控制电源生成模块110的输出端切换至与待测负载连接。

控制信号可以包括第一控制信号和第二控制信号。

在电源生成模块110刚开始开机(即上电启动)时，可以直接基于开机启动信号生成第一控制信号并控制电源生成模块110的输出端切换至与待测负载连接，以进入开机自检模式。

本发明可以在用户侧的用户开机时自动进行自检。通过这种方案，可以在开机之后自动实现对电源生成模块110的自检，无需人工操作，用户体验比较好。

用户侧开机自动自检功能，用于用户开机时自动触发检测电源生成模块110及采用的ADC和DAC子模块是否正常工作。ADC子模块包括电流采样模块140中的ADC子模块、电压采样模块150中的ADC子模块，DAC子模块包括与电源生成模块110(例如LDO子模块)相连的DAC子模块。

根据本发明实施例，采样模块包括电流采样模块140，电流采样模块140用于对电源生成模块110的输出端和负载之间的连接线上的电流进行采样；控制模块130还用于在电源生成模块的输出端与假负载模块连接时，将电流采样模块140采样到的实际采样电流与预设理想电流相比较，如果实际采样电流与预设理想电流之间的差距在第一误差范围内，则确定电源生成模块110的电流采样通道正常工作，电流采样通道包括电流采样模块140。在通过ADC子模块对电流采样模块140采样到的电流进行模数转换的实施例中，电流采样通道还可以包括该ADC子模块。

电源自检系统100的自检操作可以包括电流ADC自检操作。该电流ADC自检操作可以包括如下示例性过程。将采样电阻R(可以是电阻R1或R2)两端的电流采样信号经过ADC子模块和门阵列子模块的处理之后传输至嵌入式控制系统。嵌入式控制系统可以基于内部预先设置的ADC子模块的转换系数ki和bi进行计算得到实际采样电流(该实际采样电流是在负载为假负载模块的情况下采样的电流)，对比该实际采样电流和预设理想电流。实际采样电流是电流采样模块140自己实际回采到的电流值。预设理想电流值可以按如下方法计算：假设设置电源生成模块110的输出电压为1V，假负载模块的电阻大小是50欧姆，那么预设理想电流为0.02A(20mA)。该预设理想电流可配置在嵌入式控制系统中。若实际采样电流和预设理想电流一致或差距在一定误差范围内，则认为电流采样所使用的ADC子模块正常工作；否则，认为电流采样所使用的ADC子模块没有正常工作，可以在上位机上发出报警或提示。

根据本发明实施例，电流采样模块140可以包括采样电阻和采样子模块，控制模块130还可以包括第一ADC子模块，电流采样通道还可以包括第一ADC子模块，其中，采样电阻串联在电源生成模块和负载之间；采样子模块用于采样所述采样电阻两端的电压；第一ADC子模块用于将采样子模块采样后的电压信号转换成第一数字信号并发送给控制模块130；控制模块130还用于根据第一数字信号和第一ADC子模块的预设校准转换公式计算实际采样电流。如果实际采样电流与预设理想电流之间的差距在第一误差范围内，则确定电流采样通道正常工作，这也意味着第一ADC子模块正常工作。

如图1所示，电流采样模块140可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、切换子模块和采样子模块。

第一电阻R1和第二电阻R2依次串联在电源生成模块110和负载(假负载模块或待测负载)之间的连接线上，第一电阻R1和第二电阻R2均可作为采样电阻。

采样子模块用于采样上述采样电阻两端的电压。

采样子模块可以是任何合适的能够实现电压采样的模块。示例性地，采样子模块可以包括例如放大子模块等。需注意，这仅是示例而非对本发明的限制，采样子模块可以不包括放大子模块，也可以除放大子模块以外还包括其他子模块。图1示出电流采样模块140包括与第一电阻R1和第二电阻R2一一对应的两个采样子模块，但是这仅是示例。采样子模块的数量也可以是其他数量，例如一个，即可以采用统一的采样子模块对第一电阻和/或第二电阻的电压进行采样。

示例性地，控制模块130可以包括模数转换(ADC)子模块，ADC子模块可以包括ADC芯片。图1示出ADC芯片为“4CH-ADC”，即4通道ADC芯片。多通道的ADC芯片可以对多路采样信号(例如两个采样子模块分别采样的电压信号)进行转换。当然，ADC芯片也可以是单通道ADC芯片，这样每路采样信号可以单独用自己对应的ADC芯片进行转换。此外，可选地，控制模块130还可以包括门阵列子模块，例如现场可编程门阵列(FPGA)子模块。

ADC子模块用于将采样子模块采样的电压信号从模拟形式转换为数字形式。门阵列子模块用于根据采样后的电压计算当前电流值，并在当前电流值大于阈值时向切换子模块发送第三控制信号CTL_BY。

上述阈值可以是任何合适的电流值，其可以根据需要设定，本发明不对此进行限制。示例性地，阈值可以是10mA。

控制模块130可以将当前电流值与阈值进行对比，在当前电流值大于阈值时向切换子模块发送第三控制信号。

切换子模块用于根据第三控制信号控制第一电阻R1和第二电阻R2二者中的大电阻短路，二者中的小电阻作为采样电阻。

在图1中，假设第二电阻R2为第一电阻R1和第二电阻R2中的大电阻并示出切换子模块与第二电阻R2并联。但是，这仅是示例，第一电阻R1和第二电阻R2中的大电阻也可以是第一电阻R1，此时，切换子模块可以与第一电阻R1并联。此外，可选地，切换子模块还可以同时与第一电阻R1和第二电阻R2并联。在这种情况下，切换子模块除可以控制第一电阻R1和第二电阻R2中的大电阻短路之外，还可以控制第一电阻R1和第二电阻R2中的小电阻短路。

为方便理解，在下文的描述中，假设第一电阻R1和第二电阻R2中阻值较小的小电阻(可以称为大电流采样电阻)为电阻R1，而第一电阻R1和第二电阻R2中阻值较大的大电阻(可以称为小电流采样电阻)为电阻R2。

第三控制信号可以控制电阻R2短路，这样，原本流经电阻R2的电流信号从切换子模块流过，使得仅电阻R1作为采样电阻。

切换子模块用于受第三控制信号的控制决定是否将电阻R2短路。示例性而非限制性，第三控制信号可以是外部控制器(例如嵌入式控制系统)根据上位机发送的指令生成并经由控制模块130输出的信号。当电阻R2被短路时，仅仅电阻R1接入电路，为大电流采样档位；当电阻R2被接入电路中时，为小电流采样档位。

使用两级采样电阻，将采样电流范围划分为两档，在当前电流值小于阈值时可以用初始的采样电阻(大电阻和/或小电阻)进行采样，在当前电流值大于阈值时通过切换子模块使大电阻短路，仅通过小电阻进行采样。采样子模块和/或控制模块130对电压信号有一定的采样精度范围或处理精度范围，当前电流值增大到一定程度时采样电压可能会超出采样子模块和/或控制模块130的采样精度范围或处理精度范围，此时及时切换为小电阻采样，可以仍旧保持高精度的采样和信号处理。

根据本发明实施例的电流采样模块，分两个档位进行电流采样，可以扩展采样电流的范围，即可以保证在比较宽的电流采样范围内具有相对比较高的电流采样精度。这种方案不仅电路结构简单，硬件成本低，而且能够获得较高的采样精度。

在上述电流采样的实施例中，与当前采样电阻对应的第一ADC子模块可以将采样电阻两端的电压信号转换成ADC码数值(即数字信号)并发送给FPGA子模块。第一ADC子模块本身具有转换公式：ADC码数值＝ki*I+bi；其中，I为电流值，ki和bi为ADC子模块的电压电流转换公式的转换系数。

第一ADC子模块的输入输出关系是V＝ADC码数值/2^bit*V_REF，V为第一ADC子模块接收到的采样电压，V_REF为第一ADC子模块内部的预设参考电压，bit为第一ADC子模块输出的数字信号的bit数。采样电压和采样电流的关系是V＝I*R。在采样模块包括放大子模块的情况下，假设放大子模块的放大倍数是N倍，那么V＝N*I*R。因此，可以根据以上公式计算ADC码数值和当前电流值I之间的关系：ADC码数值＝N*I*R*2^bit/V_REF。

ki和bi为电流采样模块的固有参数，但在实际应用中由于阻容的偏差，这些参数也会存在偏差。因此，在控制模块中可以预先设置第一ADC子模块的电压电流转换公式(即预设校准转换公式)，该电压电流转换公式中的转换系数可以是经过校准补偿后的转换系数。本领域技术人员可以理解对第一ADC子模块的转换公式进行校准补偿的方式，本文不赘述。

根据本发明实施例，控制模块130还用于若当前电流值小于阈值，则向切换子模块输出第四控制信号；切换子模块还用于根据第四控制信号控制第一电阻R1和第二电阻R2中的小电阻短路，二者中的大电阻作为采样电阻；或者，根据第四控制信号控制第一电阻R1和第二电阻R2均作为采样电阻。

示例性地，在自检开始时输入至切换子模块的控制信号CTL-BY初始状态可以是高电平(此时为第三控制信号)，短路电阻R2，进入大电流采样档位。控制模块130中的ADC子模块包含两路，在大电流采样档位下对大电流采样电路上的ADC子模块进行自检。若需要对小电流采样电路上的ADC子模块进行自检，则可以设置电源生成模块110输出的电压小于一定电压阈值(例如0.5V)以使得计算出的当前电流值小于电流阈值(例如10mA)。此时，输入至切换子模块的控制信号CTL-BY的状态可以是低电平(此时为第四控制信号)，使电阻R2通路，进入小电流采样档位。

通过以上电流ADC自检操作，可以在实际采样电流与预设理想电流之间的差距超出第一误差范围时定位到电流采样时的ADC产生了故障，即电流ADC自检操作不仅可以定位到电源生成模块110的不正常工作，而且可以定位到其不正常工作的原因。

根据本发明实施例，采样模块包括电压采样模块150，电压采样模块150用于对电源生成模块110的输出电压进行采样；控制模块还用于在电源生成模块的输出端与假负载模块连接时，将电压采样模块采样到的实际采样电压与第一预设理想电压相比较，如果实际采样电压与第一预设理想电压之间的差距在第二误差范围内，则确定电源生成模块的电压采样通道正常工作，电压采样通道包括电压采样模块。

电源自检系统100的自检操作可以包括电压ADC自检操作。该电压ADC自检操作可以包括如下示例性过程。将电压采样模块150采样到的电压信号经过ADC子模块和门阵列子模块的处理之后传输至嵌入式控制系统。嵌入式控制系统可以基于内部预先设置的ADC子模块的转换系数ku和bu进行计算得到实际采样电压。随后，可以将该实际采样电压和预设理想电压(预设理想值，例如初始设置好的1V，其配置在嵌入式控制系统中)进行对比。若实际采样电压和预设理想电压一致或在一定误差范围内，则认为电压采样通道正常工作，这意味着电压采样所使用的ADC子模块正常工作；否则，认为电压采样所使用的ADC子模块没有正常工作，可以在上位机上发出报警或提示。

根据本发明实施例，所述控制模块还包括第二ADC子模块，电压采样通道还包括第二模数转换子模块，其中，第二模数转换子模块用于将电压采样模块采样的实际采样电压转换成第二数字信号并发送给控制模块；控制模块还用于根据第二数字信号和第二模数转换子模块的预设校准转换公式计算实际采样电压。如果实际采样电压与第一预设理想电压之间的差距在第二误差范围内，则确定电压采样通道正常工作，这意味着电压采样通道上的第二ADC子模块正常工作。

可以参考上文描述理解电压采样所使用的ADC子模块，此处不赘述。在图1所示的示例中，电流采样所使用的ADC子模块与电压采样所使用的ADC子模块集成在一起，通过一个整体的4通道ADC芯片实现，但是这仅是示例而非对本发明的限制。例如，电流采样所使用的ADC子模块与电压采样所使用的ADC子模块可以各自独立。

第二ADC子模块本身具有转换公式：Vfd＝ku*Vfd_a+bu；其中，Vfd_a为输入第二ADC子模块的模拟电压值(即电源生成模块的输出电压)，Vfd是第二ADC子模块输出的数字信号，ku和bu为第二ADC子模块的转换系数。ku和bu为第二ADC子模块的固有参数，但在实际应用中由于阻容的偏差，这些参数也会存在偏差。因此，可以在控制模块中基于校准后的ku和bu(即基于预设校准转换公式)计算实际采样电压，以获得更精确的电压检测结果。本领域技术人员可以理解第二ADC子模块的转换系数的校准方式，本文不赘述。

根据本发明实施例，采样模块包括电压采样模块150，电压采样模块150用于对电源生成模块110的输出电压进行采样；控制模块130还可以用于基于电压采样模块150采样到的实际采样电压和预设目标电压生成用于PID调节的模拟电压值，并基于用于PID调节的模拟电压值对电源生成模块110的输出电压进行PID调节；控制模块130还用于在电源生成模块110的输出端与假负载模块连接时，将用于PID调节的模拟电压值与第二预设理想电压相比较，如果用于PID调节的模拟电压值与第二预设理想电压之间的差距在第三误差范围内，则确定电源生成模块110的PID调节通道正常工作，PID调节通道包括电压采样模块和第二ADC子模块。

PID调节通道就是比例、积分、微分(Proportional、Integrating、Differentiation)控制环路，简称PID控制环路。电源的固有缺陷就是当负载电流变大的时候，输出电压会开始掉落，即电源会存在负载调整率的问题。在电源中使用PID控制回路就可以非常好地解决这个问题，不论负载电流是多少，PID控制回路也可以将输出电压维持在设定的电压值上。因此，根据本实施例，结合电压采样模块和控制模块，可以形成电源生成模块110的PID调节通道。通过该PID调节通道可以有效保证图像信号发生器所提供的各路电源电压的稳定性。

该PID调节通道基于PID调节信号(即用于PID调节的模拟电压值)对电源生成模块110的输出电压进行PID调节，因此，可以检测PID调节信号是否正常，即其是否维持在第二预设理想电压上。如果PID调节信号的电压值与第二预设理想电压之间的差距在第三误差范围内，则可以认为PID调节信号不正常，此时可以确定电源生成模块和/或PID调节通道没有正常工作。

根据本发明实施例，控制模块包括可编程门阵列子模块和DAC子模块，PID调节通道还包括可编程门阵列子模块和DAC子模块，其中，可编程门阵列子模块用于根据第二数字信号、目标数字电压信号和预设公式计算并生成第三数字信号，目标数字电压信号与预设目标电压相对应，预设公式中的系数与第二ADC模块校准后的转换系数和DAC模块校准后的转换系数相关；DAC子模块的输入端与门阵列子模块的输出端连接，DAC子模块的输出端与电源生成模块的控制端连接，DAC子模块用于对第三数字信号进行DAC生成用于PID调节的模拟电压值，并将用于PID调节的模拟电压值输出至电源生成模块的控制端以对电源生成模块的输出电压进行PID调节；控制模块还用于根据第三数字信号和DAC子模块的预设校准转换公式计算用于PID调节的模拟电压值。如果用于PID调节的模拟电压值与第二预设理想电压之间的差距在第三误差范围内，则确定PID调节通道正常工作，这意味着PID调节通道的DAC子模块正常工作。

在PID调节通道包括DAC子模块的情况下，可以执行电压DAC自检操作。电压DAC自检操作可以包括如下示例性过程。嵌入式控制系统从门阵列子模块处获取PID调节后的DAC码数值(即PID调节信号所对应的码数值)，基于该码数值和预设的DAC子模块的转换系数ku'和bu'计算由DAC子模块输出的实际模拟信号，对比实际模拟信号和预设模拟信号(第二预设理想电压所对应的模拟信号，例如预设的1V)。若实际模拟信号和预设模拟信号一致或差距在一定范围内，则认为PID调节所使用的DAC子模块正常工作；否则，认为PID调节所使用的DAC子模块没有正常工作，可以在上位机上发出报警或提示。

示例性地，可以通过以下公式方式计算数字控制信号的大小：Vctrl＝k*|Vi-Vfd|，其中，Vctrl表示第三数字信号的大小，Vi表示目标数字电压信号的大小，Vfd表示第二ADC模块输出的第二数字信号的大小。k是预设公式的系数，其与第二ADC模块校准后的转换系数和DAC模块校准后的转换系数相关。

如上所述，第二ADC模块本身具有转换公式：Vfd＝ku*Vfd_a+bu；其中，Vfd_a为输入第二ADC模块的模拟电压值(即电源生成模块的输出电压)，ku和bu为第二ADC模块的转换系数。

DAC模块本身也具有转换公式：Vctrl_a＝ku'*Vctrl+bu'；其中，Vctrl_a为DAC模块转换输出的模拟电压值(即模拟控制信号)，ku'和bu'为DAC模块的转换系数。

k与ku、ku'、bu、bu'相关。ku、ku'、bu、bu'为第二ADC模块及DAC模块的固有参数，但在实际应用中由于阻容的偏差，这些参数也会存在偏差。因此，可以在控制模块中基于校准后的ku、ku'、bu、bu'计算用于PID调节的模拟电压值，以获得更精确的控制效果。本领域技术人员可以理解ADC模块及DAC模块的转换系数的校准方式，本文不赘述。

同理，控制模块在计算用于PID调节的模拟电压值时，也可以基于DAC子模块的预设校准转换公式进行计算，此处不再赘述。

在控制模块包括门阵列子模块(尤其是FPGA子模块)的实施例中，由于门阵列子模块可以并行执行代码，因此，上述电流ADC自检操作、电压ADC自检操作以及电压DAC自检操作三者可以无需设置严格的先后关系，三者可以同时进行，这样自检效率高，速度快。

根据本发明实施例，输出控制模块120可以包括开关子模块和开关控制子模块，其中，开关子模块的输入端与电源生成模块的输出端连接，开关子模块的输出端分别与假负载模块和待测负载连接；开关控制子模块的输入端与控制模块的输出端连接，开关控制子模块的输出端与开关子模块的控制端连接，开关控制子模块用于在控制信号的控制下控制开关子模块接通电源生成模块的输出端与假负载模块之间的通路或接通电源生成模块的输出端与待测负载之间的通路。

开关子模块是一种比较简单的能够使输出端在假负载模块和待测负载之间切换的模块，通过控制自身输出端的连接关系，可以控制电源生成模块的输出端在与假负载模块和待测负载的连接之间切换。这种输出控制模块结构简单，硬件成本低。开关控制子模块可以是任何合适的能够对开关子模块进行控制的模块。

根据本发明实施例，开关子模块为继电器，开关控制子模块为继电器驱动电路，其中，继电器驱动电路的输入端用于接收控制信号，继电器驱动电路的输出端与继电器的线圈输入端连接，继电器驱动电路用于在控制信号的控制下生成用于驱动继电器的触点接通或断开的驱动信号；继电器的两个公共触点与电源生成模块的输出端连接；继电器的两个常开触点或两个常闭触点与待测负载的输入端连接；继电器的两个常闭触点或两个常开触点与假负载模块的一端连接，假负载模块的另一端接地。

图2示出根据本发明一个实施例的开关子模块和开关控制子模块的电路结构示意图。

参见图2，开关子模块可以是继电器RL7。继电器RL7的触点2和7各自连接有一个电阻。这两个电阻R265和R266组成假负载模块，但是这仅是示例，假负载模块的电路结构可以有其他实现形式，例如可以包括更多或更少的电阻，或者包括电阻以外的其他器件(例如电容)等。继电器RL7的触点3和6是公共触点。触点3和6可以连接到电源生成模块110的输出端(节点U4)。继电器RL7的触点4和5与待测负载的输入端(节点Vext)连接。

在开机自检时，控制信号drvrlrelay_out为低电平时，三极管Q17断开，此时继电器RL7的触点6与7相连，触点3与2相连，节点U4和假负载模块导通。反之，控制信号drvrlrelay_out为高电平时，三极管Q17导通，此时继电器RL7的触点6与5相连，触点3与4相连，节点U4和节点Vext导通。

通过继电器进行输出控制有两个作用：一个是为了实现开机自检，及时方便地控制节点U4与假负载模块相连；另一个作用是为了实现9路(或更多路)电源上电的时序控制，在不同时间控制节点U4和节点Vext连通，就可以实现多路电源有序上电。这使得每一路电源电路结构简单且成本低。对于9路电源的图像信号发生器而言，这样做可以节省可观的成本。

根据本发明实施例，继电器驱动电路包括三极管和二极管，三极管的基极用于接收控制信号，三极管的发射极接地；二极管的正极与三极管的集电极以及继电器的第一线圈输入端连接，二极管的负极与预设电源电压以及继电器的第二线圈输入端连接。

继续参考图2，示出了继电器驱动电路包括三极管Q17和二极管D11。本领域技术人员可以理解三极管Q17和二极管D11的工作方式，此处不赘述。

根据本发明实施例，控制模块130还用于在电源生成模块110非正常工作时，将报警信息上传至上位机。

在电源生成模块110非正常工作时，可以及时将报警信息上传至上位机，以由上位机将报警信息通过诸如文字、声音、视频、图像等形式通知用户，方便用户及时获知电源生成模块110的异常进而及时做出反应。

根据本发明另一方面，提供一种可调电压源，包括上述电源自检系统100。

根据本发明另一方面，提供一种图像信号发生器，包括上述可调电压源。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种电源自检系统，包括电源生成模块、输出控制模块、采样模块和控制模块，其中，

所述电源生成模块用于提供电源信号；

所述输出控制模块用于在所述控制模块输出的控制信号的控制下控制所述电源生成模块的输出端在假负载模块和待测负载之间进行切换连接；

所述采样模块用于采样所述电源生成模块和负载之间的连接线上的信号并发送给所述控制模块，所述负载为所述假负载模块或所述待测负载；

所述控制模块用于向所述输出控制模块输出所述控制信号，并在所述电源生成模块的输出端与所述假负载模块连接时，对比所述采样模块的采样信号和预设自检值，若二者之间的差距在误差范围内，则确定当前所述电源生成模块正常工作；

其中，所述采样模块包括电压采样模块，所述控制模块包括第二模数转换子模块，

所述电压采样模块用于对所述电源生成模块的输出电压进行采样；

所述第二模数转换子模块用于将所述电压采样模块采样的实际采样电压转换成第二数字信号并发送给所述控制模块；

所述控制模块还用于根据所述第二数字信号和所述第二模数转换子模块的预设校准转换公式计算所述实际采样电压，以及，基于所述电压采样模块采样到的实际采样电压和预设目标电压生成用于PID调节的模拟电压值，并基于所述用于PID调节的模拟电压值对所述电源生成模块的输出电压进行PID调节；

其中，所述控制模块还包括可编程门阵列子模块和数模转换子模块，

所述可编程门阵列子模块用于根据所述第二数字信号、目标数字电压信号和预设公式计算并生成第三数字信号，所述目标数字电压信号与所述预设目标电压相对应，所述预设公式中的系数与所述第二模数转换子模块校准后的转换系数和所述数模转换子模块校准后的转换系数相关；

所述数模转换子模块的输入端与所述门阵列子模块的输出端连接，所述数模转换子模块的输出端与所述电源生成模块的控制端连接，所述数模转换子模块用于对所述第三数字信号进行数模转换生成所述用于PID调节的模拟电压值，并将所述用于PID调节的模拟电压值输出至所述电源生成模块的控制端以对所述电源生成模块的输出电压进行PID调节；

所述控制模块还用于根据所述第三数字信号和所述数模转换子模块的预设校准转换公式计算所述用于PID调节的模拟电压值。

2.如权利要求1所述的电源自检系统，其中，

所述控制模块还用于接收开机启动信号并响应于所述开机启动信号生成并向所述输出控制模块输出第一控制信号；

所述输出控制模块用于基于所述第一控制信号控制所述电源生成模块的输出端与所述假负载模块连接；

所述控制模块还用于在确定所述电源生成模块正常工作后，生成并向所述输出控制模块输出第二控制信号；

所述输出控制模块用于基于所述第二控制信号控制所述电源生成模块的输出端切换至与所述待测负载连接。

3.如权利要求1所述的电源自检系统，其中，所述采样模块包括电流采样模块，

所述电流采样模块用于对所述电源生成模块的输出端和所述负载之间的连接线上的电流进行采样；

所述控制模块还用于在所述电源生成模块的输出端与所述假负载模块连接时，将所述电流采样模块采样到的实际采样电流与预设理想电流相比较，如果所述实际采样电流与所述预设理想电流之间的差距在第一误差范围内，则确定所述电源生成模块的电流采样通道正常工作，所述电流采样通道包括所述电流采样模块。

4.如权利要求3所述的电源自检系统，其中，所述电流采样模块包括采样电阻和采样子模块，所述控制模块还包括第一模数转换子模块，所述电流采样通道还包括所述第一模数转换子模块，其中，

所述采样电阻串联在所述电源生成模块和所述负载之间；

所述采样子模块用于采样所述采样电阻两端的电压；

所述第一模数转换子模块用于将所述采样子模块采样后的电压信号转换成第一数字信号并发送给所述控制模块；

所述控制模块还用于根据所述第一数字信号和所述第一模数转换子模块的预设校准转换公式计算所述实际采样电流。

5.如权利要求1所述的电源自检系统，其中，

所述控制模块还用于在所述电源生成模块的输出端与所述假负载模块连接时，将所述电压采样模块采样到的实际采样电压与第一预设理想电压相比较，如果所述实际采样电压与所述第一预设理想电压之间的差距在第二误差范围内，则确定所述电源生成模块的电压采样通道正常工作，所述电压采样通道包括所述电压采样模块。

6.如权利要求5所述的电源自检系统，其中，所述电压采样通道还包括所述第二模数转换子模块。

7.如权利要求6所述的电源自检系统，其中，

在所述电源生成模块的输出端与所述假负载模块连接时，将所述用于PID调节的模拟电压值与第二预设理想电压相比较，如果所述用于PID调节的模拟电压值与所述第二预设理想电压之间的差距在第三误差范围内，则确定所述电源生成模块的PID调节通道正常工作，所述PID调节通道包括所述电压采样模块和所述第二模数转换子模块。

8.如权利要求7所述的电源自检系统，其中，所述PID调节通道还包括所述可编程门阵列子模块和所述数模转换子模块。

9.如权利要求1所述的电源自检系统，其中，所述输出控制模块包括开关子模块和开关控制子模块，其中，

所述开关子模块的输入端与所述电源生成模块的输出端连接，所述开关子模块的输出端分别与所述假负载模块和所述待测负载连接；

所述开关控制子模块的输入端与所述控制模块的输出端连接，所述开关控制子模块的输出端与所述开关子模块的控制端连接，

所述开关控制子模块用于在所述控制信号的控制下控制所述开关子模块接通所述电源生成模块的输出端与所述假负载模块之间的通路或接通所述电源生成模块的输出端与所述待测负载之间的通路。

10.如权利要求9所述的电源自检系统，其中，所述开关子模块为继电器，所述开关控制子模块为继电器驱动电路，其中，

所述继电器驱动电路的输入端用于接收所述控制信号，所述继电器驱动电路的输出端与所述继电器的线圈输入端连接，所述继电器驱动电路用于在所述控制信号的控制下生成用于驱动所述继电器的触点接通或断开的驱动信号；

所述继电器的两个公共触点与所述电源生成模块的输出端连接；

所述继电器的两个常开触点或两个常闭触点与所述待测负载的输入端连接；

所述继电器的两个常闭触点或两个常开触点与所述假负载模块的一端连接，所述假负载模块的另一端接地。

11.如权利要求10所述的电源自检系统，其中，所述继电器驱动电路包括三极管和二极管，

所述三极管的基极用于接收所述控制信号，所述三极管的发射极接地；

所述二极管的正极与所述三极管的集电极以及所述继电器的第一线圈输入端连接，所述二极管的负极与预设电源电压以及所述继电器的第二线圈输入端连接。

12.如权利要求1所述的电源自检系统，其中，所述控制模块还用于在所述电源生成模块非正常工作时，将报警信息上传至上位机。

13.一种可调电压源，包括如权利要求1-12任一项所述的电源自检系统。

14.一种图像信号发生器，包括如权利要求13所述的可调电压源。