CN1477882A

CN1477882A - 控制上下电过程的方法及装置

Info

Publication number: CN1477882A
Application number: CNA021289255A
Authority: CN
Inventors: 祥吴; 吴祥; 曲伟
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2004-02-25
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: CN1233178C

Abstract

本发明公开了一种控制上下电过程的方法及装置，其中方法包括以下步骤：A、提供上电和下电波形各自的基准电压值；B、将上述的各基准电压值与场效应管当前输出电压的采样值进行比较，并输出一比较值；C、对步骤B中的比较值进行运算，并将运算结果用于控制场效应管的通断。其中装置包括可编程单元、采样电路、比较器、积分器及场效应管；比较器接收可编程单元输出的基准电压和采样电路输出的采样电压以计算其差值，积分器对该差值电压进行积分并用以控制场效应管的导通和关闭。本发明的装置可以实现任意波形的上下电波形设计，而不需要改变电路参数，且上下电过程不使用继电器切换，可避免产生过冲。

Description

控制上下电过程的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤指一种控制上下电过程的方法及装置。

背景技术

对于一般的数字单板，在生产测试过程中常使用继电器来控制被测试板的电源，打开继电器对被测板上电，关闭继电器对被测板下电。但是，由于继电器是机械开关，所以簧片在接触瞬间的抖动会带来大的过冲；同时继电器实现上下电控制的过程太快，不能很好地满足射频单板上的微波元器件缓慢进行上下电且不能有过冲的要求，进而存在使微波元器件损坏的可能。

为了解决上述的问题，业界又推出多种方法，其中最常见的为：缓上电电路，其基本构成如图1所示。

图1所示的控制电源缓上电电路，其中的场效应管Q1为N沟道增强型金属-氧化物场效应管，在给被测板上电时，继电器K1打通，由于电容C1的电压不能突变，场效应管Q1的栅源电压为零，场效应管Q1处于截止状态；随着输入电源通过电阻R1对电容C1充电，场效应管Q1的栅源电压逐渐增大，当电压增大到Q1的导通阈值后，Q1的沟道开始导通，随着场效应管Q1的栅源电压的继续增大，最后场效应管Q1的沟道完全导通。在此过程中场效应管Q1相当于一个电阻值随电容C1电压变化的可变电阻，上电瞬间为无穷大，然后逐渐减小到接近零值。下电时，继电器K1关闭，电容C1放电，被测板很快断电。

虽然上述电路能在一定程度上实现缓慢上电，但却存在如下缺点：

1、由于上下电波形由控制电路参数和被测板参数决定，所以在需要改变上下电波形时，必须修改电路参数。

2、由于上下电波形不可预先设计，只可以选择一定的参数，所以只能在经过实际测量后，才能判断是否满足要求，这会造成重复操作。

3、因为上下电波形是电容充放电的结果，因此无法实现特殊的波形设计(如有台阶等)。

4、电源的上下电操作仍靠继电器实现，所以仍有电源过冲的问题；同时机械开关每次的抖动情况的不同，会降低上下电波形的一致性。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明提供一种可编程控制的控制上下电过程的方法及装置。

本发明的方法是：将场效应管连接于电源回路中以控制上下电，关键在于包括以下步骤：

A、提供上电和下电波形各自的基准电压值；

B、将上述的各基准电压值与场效应管当前输出电压的采样值进行比较，并输出一比较值；

C、对步骤B中的比较值进行运算，并将运算结果用于控制场效应管的通断。

步骤A和步骤B中所述的基准电压值由一可编程控制器通过运行程序提供。

根据上述方法：

所述的基准电压值是根据上电和下电波形的时间点来提供的。

步骤B中所述采样电压值和当前的输出电压满足关系：V_f＝mV_out，其中V_f表示采样电压值，V_out表示输出电压值，m为采样电路的采样压比。

上电波形各时间点对应的基准电压值为从零开始逐渐增大，满足关系式：0≤V_r≤mV_in，其中V_r代表基准电压值，V_in代表输入电压值，m为采样电路的采样压比；下电波形各时间点对应的基准电压值为逐渐减小直到零，满足关系式：mV_in＞V_r≥0，其中V_r代表基准电压值，V_in代表输入电压值，m为采样电路的采样压比。

步骤A和步骤B中所述基准电压值为时间和电压的二维参数。

步骤C中的对步骤B中的比较值进行运算是指对对其进行积分运算。

本发明的装置包括一与电源相连接的用于控制电源通断的场效应管，其结构特点在于还包括：

可编程单元：输出上电和下电波形各时间点对应的基准电压值；

采样电路：对所述场效应管当前输出电压进行采样；

比较器：输入可编程单元输出的基准电压值和采样电路输出的采样值，完成基准电压和采样电压的差值计算；

积分器：接收比较器的输出差值电压，对上述差值电压进行积分运算，输出积分电压控制场效应管的通断。

所述输入电源与场效应管之间接有继电器，用以控制该装置的初始化。

所述可编程单元包括可编程控制器和数模(D/A)转换器，所述编程控制器由程序控制输出上下电波形各时间点对应的基准电压值的数字信号，所述的数模转换器将该数字信号转换成模拟信号。

本发明的优点在于：

1、可以通过给出各时间点的数模转换的值来设计上下电波形，实现程序控制。

2、可以实现任意波形的上下电波形设计，而不需要改变电路参数。

3、上下电过程不使用继电器切换，避免过冲产生。

附图说明

图1为现有技术中缓上电方式实现上下电波形控制的电路原理示意图；

图2为本发明控制上下电过程的装置的结构框图；

图3为本发明控制上下电过程的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的方法是将场效应管连接于电源回路中以控制上下电过程，根据需要提供相应上电和下电波形各时间点对应的基准电压值，然后将上电或下电相对应的各基准电压值与场效应管当前输出电压的采样值进行比较，将比较后输出的差值进行积分运算，输出的积分电压输出到场效应管的栅极，以控制场效应管的通断。请参阅图3所示的流程图。

本发明的装置包括：可编程单元，用于输出上电和下电波形各时间点对应的基准电压值；采样电路，对场效应管当前输出电压进行采样；比较器，输入可编程单元输出的基准电压值和采样电路输出的采样值，完成基准电压和采样电压的差值计算；积分器接收比较器的输出差值电压，对比较器输出的差值电压进行积分运算，输出积分电压控制场效应管的通断

参考图2，本实施例以5伏电源上下电控制电路为例来说明本发明的基本原理。

场效应管Q1选择N沟道增强型金属-氧化物场效应管，其特性是栅源电压大于阈值电压V_T(V_T＞0)时场效应管Q1导通。

构成积分器、比较器的运算放大器使用±12V电源，使得积分器能够输出足够打通场效应管Q1沟道的栅级电压。

采样电路其采样压比为m，即场效应管的输出电压V_out和采样电压V_f满足V_f＝m*V_out。继电器K1的作用是保证在电路初始化过程中不会有电压输出，初始化完成后，继电器K1始终处于吸合状态，通过打通场效应管Q1的沟道实现被测板的上电；通过关闭场效应管Q1的沟道，实现对被测板的下电。采样电路可由两个串联的电阻实现。

由场效应管Q1、采样电路、比较器和积分器组成的闭环实现上下电波形的控制，数模转换提供各时刻的基准电压，基准电压值为时间和电压的二维参数。其闭环控制的原理为：

在上下电过程中，一可编程控制器通过运行程序提供上电和下电波形各时间点对应的基准电压值的数字信号，数模转换器(D/A)将其转换为相应的模拟电压输出。比较器完成数模转换的输出电压V_r和采样电压V_f的差值计算，积分器则对此差值电压进行积分。当V_r＞V_f时，积分器输出的积分电压增加，场效应管Q1的栅源电压增加，沟道趋于导通，Q1电流增加，输出电压增加；当V_r＜V_f时，积分器输出的积分电压降低，场效应管Q1的栅源电压降低，沟道趋于关闭，场效应管Q1电流减小，输出电压降低；当V_r＝V_f，电路达到平衡，积分器停止积分，输出电压处于稳定状态。对于给定的数模转换参考电压V_r，该电路能最终自适应到平衡状态，使得输出电压满足V_out＝V_r/m。

其具体的工作过程为：

1、初始化过程：

1)控制电路上电复位后，继电器K1默认处于打开状态

2)设置正确的数模转换初始电压V_r＝0，保证场效应管Q1在继电器K1吸合瞬间处于截止状态

3)控制继电器K1吸合

控制上电过程详细说明：

1)通过编程控制器运行程序提供上电波形一基准电压值V₁，即此时V_r＝V₁＞0，由于此时的采样电压V_f＝0，比较器输出电压为V_f-V₁＜0，积分器对此差值电压进行积分，积分电压V_g由零开始增加，当V_g电压增大到使场效应管Q1栅源电压超过场效应管Q1导通阈值电压时，场效应管Q1开始导通，则输出电压V_out由零开始上升，采样电压V_f也由零开始上升，比较器输出电压为V_f-V₁差值逐渐减小，积分器电压上升的斜率逐渐减小，直到V_f-V₁＝0时，积分器电压不再增加，电路处于平衡状态，此时输出电压

V_{out} = \frac{1}{m} V_{f} = \frac{1}{m} V_{1}

2)通过编程控制器运行程序提供上电波形下一个基准电压值V₂，即此时V_r＝V₂，同理可得，电路稳定后输出电压为：

V_{out} = \frac{1}{m} V_{f} = \frac{1}{m} V_{2}

3)继续设置基准电压使其分别等于V₃、V₄、......V_n-2、V_n-1、V_n，则可以得到输出电压随V_r电压变化的曲线。

4)当V_r＝V_n＝m*V_in时，输出电压V_out＝V_in

场效应管完全导通时，场效应管Q1的导通电阻很小，因此场效应管Q1源漏间的电压差可忽略不计。

控制下电过程详细说明：

1)通过编程控制器运行程序提供下电波形一基准电压值V₁′，即此时V_r＝V₁′并满足V₁′＜m*V_in，则比较器输出电压为V_f-V₁′＞0，则积分器输出电压开始减小，场效应管Q1栅源电压降低，导通电流降低，输出电压降低，采样值V_f相应降低，当V_f-V₁′＝0，积分器停止积分，电路处于稳定状态。2)继续减小基准电压V_r，一直到V_r＝0，则场效应管Q1逐渐由导通转变为截止状态，输出电压最终将为零。与上电时情况相同，也可以得到输出电压随V_r电压变化的曲线。

从上可看出，通过改变可编程控制器输出的电压基准值即可控制上电和下电波形，以满足不同的需要，而无须改变电路中元件的参数。

Claims

1、一种控制上下电过程的方法，在该方法中将场效应管连接于电源回路中以控制上下电，其特征在于包括以下步骤：

A、提供上电和下电波形各自的基准电压值；

2、如权利要求1所述的控制上下电过程的方法，其特征在于：步骤A和步骤B中所述的基准电压值由一可编程控制器通过运行程序提供。

3、如权利要求2所述的控制上下电过程的方法，其特征在于：所述的基准电压值是根据上电和下电波形的时间点来提供的。

4、如权利要求3所述的控制上下电过程的方法，其特征在于：步骤B中所述采样电压值和当前的输出电压满足关系：V_f＝mV_out，其中V_f表示采样电压值cV_out表示输出电压值，m为采样电路的采样压比。

5、如权利要求3所述的控制上下电过程的方法，其特征在于：上电波形各时间点对应的基准电压值为从零开始逐渐增大，满足关系式：0≤V_r≤mV_in，其中V_r代表基准电压值，V_in代表输入电压值，m为采样电路的采样压比。

6、如权利要求3所述的控制上下电过程的方法，其特征在于：下电波形各时间点对应的基准电压值为逐渐减小直到零，满足关系式：mV_in＞V_r≥0，其中V_r代表基准电压值，V_in代表输入电压值，m为采样电路的采样压比。

7、如权利要求1所述的控制上下电过程的方法，其特征在于：步骤A和步骤B中所述基准电压值为时间和电压的二维参数。

8、如权利要求1所述的控制上下电过程的方法，其特征在于：步骤C中的对步骤B中的比较值进行运算是指对其进行积分运算。

9、一种控制上下电过程的装置，包括一与电源相连接以控制电源通断的场效应管，其特征在于还包括：

采样电路：对所述场效应管当前输出电压进行采样；

比较器：输入可编程单元输出的基准电压值和采样电路输出的采样值，输出基准电压和采样电压的差值电压；

积分器：接收比较器输出的差值电压，对该差值电压进行积分运算，输出积分电压控制场效应管的通断。

10、如权利要求9所述的控制上下电过程的装置，其特征在于：所述输入电源与场效应管之间接有继电器，用以控制该装置的初始化。

11、如权利要求10所述的可编程控制上下电波形的装置，其特征在于：所述可编程单元包括可编程控制器和数模(D/A)转换器，所述编程控制器由程序控制输出上下电波形各时间点对应的基准电压值的数字信号，所述的数模转换器将该数字信号转换成模拟信号。