專利名稱：控制上下電過(guò)程的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤指一種控制上下電過(guò)程的方法及裝置。
為了解決上述的問(wèn)題，業(yè)界又推出多種方法，其中最常見(jiàn)的為緩上電電路，其基本構(gòu)成如

圖1所示。
圖1所示的控制電源緩上電電路，其中的場(chǎng)效應(yīng)管Q1為N溝道增強(qiáng)型金屬-氧化物場(chǎng)效應(yīng)管，在給被測(cè)板上電時(shí)，繼電器K1打通，由于電容C1的電壓不能突變，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵源電壓為零，場(chǎng)效應(yīng)管Q1處于截止?fàn)顟B(tài)；隨著輸入電源通過(guò)電阻R1對(duì)電容C1充電，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵源電壓逐漸增大，當(dāng)電壓增大到Q1的導(dǎo)通閾值后，Q1的溝道開(kāi)始導(dǎo)通，隨著場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵源電壓的繼續(xù)增大，最后場(chǎng)效應(yīng)管Q1的溝道完全導(dǎo)通。在此過(guò)程中場(chǎng)效應(yīng)管Q1相當(dāng)于一個(gè)電阻值隨電容C1電壓變化的可變電阻，上電瞬間為無(wú)窮大，然后逐漸減小到接近零值。下電時(shí)，繼電器K1關(guān)閉，電容C1放電，被測(cè)板很快斷電。
雖然上述電路能在一定程度上實(shí)現(xiàn)緩慢上電，但卻存在如下缺點(diǎn)1、由于上下電波形由控制電路參數(shù)和被測(cè)板參數(shù)決定，所以在需要改變上下電波形時(shí)，必須修改電路參數(shù)。
2、由于上下電波形不可預(yù)先設(shè)計(jì)，只可以選擇一定的參數(shù)，所以只能在經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量后，才能判斷是否滿足要求，這會(huì)造成重復(fù)操作。
3、因?yàn)樯舷码姴ㄐ问请娙莩浞烹姷慕Y(jié)果，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)特殊的波形設(shè)計(jì)(如有臺(tái)階等)。
4、電源的上下電操作仍靠繼電器實(shí)現(xiàn)，所以仍有電源過(guò)沖的問(wèn)題；同時(shí)機(jī)械開(kāi)關(guān)每次的抖動(dòng)情況的不同，會(huì)降低上下電波形的一致性。
本發(fā)明的方法是將場(chǎng)效應(yīng)管連接于電源回路中以控制上下電，關(guān)鍵在于包括以下步驟A、提供上電和下電波形各自的基準(zhǔn)電壓值；B、將上述的各基準(zhǔn)電壓值與場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)前輸出電壓的采樣值進(jìn)行比較，并輸出一比較值；C、對(duì)步驟B中的比較值進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果用于控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷。
步驟A和步驟B中所述的基準(zhǔn)電壓值由一可編程控制器通過(guò)運(yùn)行程序提供。
根據(jù)上述方法步驟A和步驟B中所述的基準(zhǔn)電壓值由一可編程控制器通過(guò)運(yùn)行程序提供。
所述的基準(zhǔn)電壓值是根據(jù)上電和下電波形的時(shí)間點(diǎn)來(lái)提供的。
步驟B中所述采樣電壓值和當(dāng)前的輸出電壓滿足關(guān)系Vf＝mVout，其中Vf表示采樣電壓值，Vout表示輸出電壓值，m為采樣電路的采樣壓比。
上電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值為從零開(kāi)始逐漸增大，滿足關(guān)系式0≤Vr≤mVin，其中Vr代表基準(zhǔn)電壓值，Vin代表輸入電壓值，m為采樣電路的采樣壓比；下電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值為逐漸減小直到零，滿足關(guān)系式mVin＞Vr≥0，其中Vr代表基準(zhǔn)電壓值，Vin代表輸入電壓值，m為采樣電路的采樣壓比。
步驟A和步驟B中所述基準(zhǔn)電壓值為時(shí)間和電壓的二維參數(shù)。
步驟C中的對(duì)步驟B中的比較值進(jìn)行運(yùn)算是指對(duì)對(duì)其進(jìn)行積分運(yùn)算。
本發(fā)明的裝置包括一與電源相連接的用于控制電源通斷的場(chǎng)效應(yīng)管，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于還包括可編程單元輸出上電和下電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值；采樣電路對(duì)所述場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)前輸出電壓進(jìn)行采樣；比較器輸入可編程單元輸出的基準(zhǔn)電壓值和采樣電路輸出的采樣值，完成基準(zhǔn)電壓和采樣電壓的差值計(jì)算；積分器接收比較器的輸出差值電壓，對(duì)上述差值電壓進(jìn)行積分運(yùn)算，輸出積分電壓控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷。
所述輸入電源與場(chǎng)效應(yīng)管之間接有繼電器，用以控制該裝置的初始化。
所述可編程單元包括可編程控制器和數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器，所述編程控制器由程序控制輸出上下電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值的數(shù)字信號(hào)，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、可以通過(guò)給出各時(shí)間點(diǎn)的數(shù)模轉(zhuǎn)換的值來(lái)設(shè)計(jì)上下電波形，實(shí)現(xiàn)程序控制。
2、可以實(shí)現(xiàn)任意波形的上下電波形設(shè)計(jì)，而不需要改變電路參數(shù)。
3、上下電過(guò)程不使用繼電器切換，避免過(guò)沖產(chǎn)生。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法是將場(chǎng)效應(yīng)管連接于電源回路中以控制上下電過(guò)程，根據(jù)需要提供相應(yīng)上電和下電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值，然后將上電或下電相對(duì)應(yīng)的各基準(zhǔn)電壓值與場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)前輸出電壓的采樣值進(jìn)行比較，將比較后輸出的差值進(jìn)行積分運(yùn)算，輸出的積分電壓輸出到場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，以控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷。請(qǐng)參閱圖3所示的流程圖。
本發(fā)明的裝置包括可編程單元，用于輸出上電和下電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值；采樣電路，對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)前輸出電壓進(jìn)行采樣；比較器，輸入可編程單元輸出的基準(zhǔn)電壓值和采樣電路輸出的采樣值，完成基準(zhǔn)電壓和采樣電壓的差值計(jì)算；積分器接收比較器的輸出差值電壓，對(duì)比較器輸出的差值電壓進(jìn)行積分運(yùn)算，輸出積分電壓控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷參考圖2，本實(shí)施例以5伏電源上下電控制電路為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的基本原理。
場(chǎng)效應(yīng)管Q1選擇N溝道增強(qiáng)型金屬-氧化物場(chǎng)效應(yīng)管，其特性是柵源電壓大于閾值電壓VT(VT＞0)時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管Q1導(dǎo)通。
構(gòu)成積分器、比較器的運(yùn)算放大器使用±12V電源，使得積分器能夠輸出足夠打通場(chǎng)效應(yīng)管Q1溝道的柵級(jí)電壓。
采樣電路其采樣壓比為m，即場(chǎng)效應(yīng)管的輸出電壓Vout和采樣電壓Vf滿足Vf＝m*Vout。繼電器K1的作用是保證在電路初始化過(guò)程中不會(huì)有電壓輸出，初始化完成后，繼電器K1始終處于吸合狀態(tài)，通過(guò)打通場(chǎng)效應(yīng)管Q1的溝道實(shí)現(xiàn)被測(cè)板的上電；通過(guò)關(guān)閉場(chǎng)效應(yīng)管Q1的溝道，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)板的下電。采樣電路可由兩個(gè)串聯(lián)的電阻實(shí)現(xiàn)。
由場(chǎng)效應(yīng)管Q1、采樣電路、比較器和積分器組成的閉環(huán)實(shí)現(xiàn)上下電波形的控制，數(shù)模轉(zhuǎn)換提供各時(shí)刻的基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓值為時(shí)間和電壓的二維參數(shù)。其閉環(huán)控制的原理為
在上下電過(guò)程中，一可編程控制器通過(guò)運(yùn)行程序提供上電和下電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值的數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電壓輸出。比較器完成數(shù)模轉(zhuǎn)換的輸出電壓Vr和采樣電壓Vf的差值計(jì)算，積分器則對(duì)此差值電壓進(jìn)行積分。當(dāng)Vr＞Vf時(shí)，積分器輸出的積分電壓增加，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵源電壓增加，溝道趨于導(dǎo)通，Q1電流增加，輸出電壓增加；當(dāng)Vr＜Vf時(shí)，積分器輸出的積分電壓降低，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵源電壓降低，溝道趨于關(guān)閉，場(chǎng)效應(yīng)管Q1電流減小，輸出電壓降低；當(dāng)Vr＝Vf，電路達(dá)到平衡，積分器停止積分，輸出電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于給定的數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓Vr，該電路能最終自適應(yīng)到平衡狀態(tài)，使得輸出電壓滿足Vout＝Vr/m。
其具體的工作過(guò)程為1、初始化過(guò)程1)控制電路上電復(fù)位后，繼電器K1默認(rèn)處于打開(kāi)狀態(tài)2)設(shè)置正確的數(shù)模轉(zhuǎn)換初始電壓Vr＝0，保證場(chǎng)效應(yīng)管Q1在繼電器K1吸合瞬間處于截止?fàn)顟B(tài)3)控制繼電器K1吸合控制上電過(guò)程詳細(xì)說(shuō)明1)通過(guò)編程控制器運(yùn)行程序提供上電波形一基準(zhǔn)電壓值V1，即此時(shí)Vr＝V1＞0，由于此時(shí)的采樣電壓Vf＝0，比較器輸出電壓為Vf-V1＜0，積分器對(duì)此差值電壓進(jìn)行積分，積分電壓Vg由零開(kāi)始增加，當(dāng)Vg電壓增大到使場(chǎng)效應(yīng)管Q1柵源電壓超過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管Q1導(dǎo)通閾值電壓時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q1開(kāi)始導(dǎo)通，則輸出電壓Vout由零開(kāi)始上升，采樣電壓Vf也由零開(kāi)始上升，比較器輸出電壓為Vf-V1差值逐漸減小，積分器電壓上升的斜率逐漸減小，直到Vf-V1＝0時(shí)，積分器電壓不再增加，電路處于平衡狀態(tài)，此時(shí)輸出電壓Vout=1mVf=1mV1]]>2)通過(guò)編程控制器運(yùn)行程序提供上電波形下一個(gè)基準(zhǔn)電壓值V2，即此時(shí)Vr＝V2，同理可得，電路穩(wěn)定后輸出電壓為Vout=1mVf=1mV2]]>3)繼續(xù)設(shè)置基準(zhǔn)電壓使其分別等于V3、V4、......Vn-2、Vn-1、Vn，則可以得到輸出電壓隨Vr電壓變化的曲線。
4)當(dāng)Vr＝Vn＝m*Vin時(shí)，輸出電壓Vout＝Vin場(chǎng)效應(yīng)管完全導(dǎo)通時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的導(dǎo)通電阻很小，因此場(chǎng)效應(yīng)管Q1源漏間的電壓差可忽略不計(jì)。
控制下電過(guò)程詳細(xì)說(shuō)明1)通過(guò)編程控制器運(yùn)行程序提供下電波形一基準(zhǔn)電壓值V1′，即此時(shí)Vr＝V1′并滿足V1′＜m*Vin，則比較器輸出電壓為Vf-V1′＞0，則積分器輸出電壓開(kāi)始減小，場(chǎng)效應(yīng)管Q1柵源電壓降低，導(dǎo)通電流降低，輸出電壓降低，采樣值Vf相應(yīng)降低，當(dāng)Vf-V1′＝0，積分器停止積分，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。2)繼續(xù)減小基準(zhǔn)電壓Vr，一直到Vr＝0，則場(chǎng)效應(yīng)管Q1逐漸由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，輸出電壓最終將為零。與上電時(shí)情況相同，也可以得到輸出電壓隨Vr電壓變化的曲線。
從上可看出，通過(guò)改變可編程控制器輸出的電壓基準(zhǔn)值即可控制上電和下電波形，以滿足不同的需要，而無(wú)須改變電路中元件的參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種控制上下電過(guò)程的方法，在該方法中將場(chǎng)效應(yīng)管連接于電源回路中以控制上下電，其特征在于包括以下步驟A、提供上電和下電波形各自的基準(zhǔn)電壓值；B、將上述的各基準(zhǔn)電壓值與場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)前輸出電壓的采樣值進(jìn)行比較，并輸出一比較值；C、對(duì)步驟B中的比較值進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果用于控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷。
2.如權(quán)利要求1所述的控制上下電過(guò)程的方法，其特征在于步驟A和步驟B中所述的基準(zhǔn)電壓值由一可編程控制器通過(guò)運(yùn)行程序提供。
3.如權(quán)利要求2所述的控制上下電過(guò)程的方法，其特征在于所述的基準(zhǔn)電壓值是根據(jù)上電和下電波形的時(shí)間點(diǎn)來(lái)提供的。
4.如權(quán)利要求3所述的控制上下電過(guò)程的方法，其特征在于步驟B中所述采樣電壓值和當(dāng)前的輸出電壓滿足關(guān)系Vf＝mVout，其中Vf表示采樣電壓值cVout表示輸出電壓值，m為采樣電路的采樣壓比。
5.如權(quán)利要求3所述的控制上下電過(guò)程的方法，其特征在于上電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值為從零開(kāi)始逐漸增大，滿足關(guān)系式0≤Vr≤mVin，其中Vr代表基準(zhǔn)電壓值，Vin代表輸入電壓值，m為采樣電路的采樣壓比。
6.如權(quán)利要求3所述的控制上下電過(guò)程的方法，其特征在于下電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值為逐漸減小直到零，滿足關(guān)系式mVin＞Vr≥0，其中Vr代表基準(zhǔn)電壓值，Vin代表輸入電壓值，m為采樣電路的采樣壓比。
7.如權(quán)利要求1所述的控制上下電過(guò)程的方法，其特征在于步驟A和步驟B中所述基準(zhǔn)電壓值為時(shí)間和電壓的二維參數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的控制上下電過(guò)程的方法，其特征在于步驟C中的對(duì)步驟B中的比較值進(jìn)行運(yùn)算是指對(duì)其進(jìn)行積分運(yùn)算。
9.一種控制上下電過(guò)程的裝置，包括一與電源相連接以控制電源通斷的場(chǎng)效應(yīng)管，其特征在于還包括可編程單元輸出上電和下電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值；采樣電路對(duì)所述場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)前輸出電壓進(jìn)行采樣；比較器輸入可編程單元輸出的基準(zhǔn)電壓值和采樣電路輸出的采樣值，輸出基準(zhǔn)電壓和采樣電壓的差值電壓；積分器接收比較器輸出的差值電壓，對(duì)該差值電壓進(jìn)行積分運(yùn)算，輸出積分電壓控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷。
10.如權(quán)利要求9所述的控制上下電過(guò)程的裝置，其特征在于所述輸入電源與場(chǎng)效應(yīng)管之間接有繼電器，用以控制該裝置的初始化。
11.如權(quán)利要求10所述的可編程控制上下電波形的裝置，其特征在于所述可編程單元包括可編程控制器和數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器，所述編程控制器由程序控制輸出上下電波形各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓值的數(shù)字信號(hào)，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種控制上下電過(guò)程的方法及裝置，其中方法包括以下步驟A、提供上電和下電波形各自的基準(zhǔn)電壓值；B、將上述的各基準(zhǔn)電壓值與場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)前輸出電壓的采樣值進(jìn)行比較，并輸出一比較值；C、對(duì)步驟B中的比較值進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果用于控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷。其中裝置包括可編程單元、采樣電路、比較器、積分器及場(chǎng)效應(yīng)管；比較器接收可編程單元輸出的基準(zhǔn)電壓和采樣電路輸出的采樣電壓以計(jì)算其差值，積分器對(duì)該差值電壓進(jìn)行積分并用以控制場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通和關(guān)閉。本發(fā)明的裝置可以實(shí)現(xiàn)任意波形的上下電波形設(shè)計(jì)，而不需要改變電路參數(shù)，且上下電過(guò)程不使用繼電器切換，可避免產(chǎn)生過(guò)沖。
文檔編號(hào)H04Q1/20GK1477882SQ0212892
公開(kāi)日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者吳祥, 曲偉, 吳 祥 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司