可编程恒流恒压数字电源的控制方法

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，特别是一种可编程恒流恒压数字电源的控制方法。

背景技术

在工业控制中经常会用到恒流、恒压电源。传统的恒流恒压源控制法，电流、电压值相对固定，不能对输出电流、电压进行调节；专业的可编程数字电源控制复杂，需要专业的DSP芯片+数字电源算法，实现比较困难。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可编程恒流恒压数字电源的控制方法，本发明不需要复杂的算法及控制逻辑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可编程恒流恒压数字电源的控制方法，包括：

当上位机/控制面板向电源板发出控制指令后，MCU接收到开机控制指令，先按照既定参数控制PWM-IA-REF、PWM-VA-REF输出一定频率的PWM波，PWM波经过低通滤波电路后，形成稳定的直流电压，MCU检测返回的直流电压AD-IA-REF、AD-VA-REF，当直流电压AD-IA-REF、AD-VA-REF满足预设值后，打开PWM-H、PWM-L，其中，PWM-H、PWM-L为一对包含一定死区时间的互补PWM波，当MCU检测到MCU-PWM-CONTOR为低时，关闭PWM-H，打开PWM-L,直到下一个PWM周期打开PWM-H，关闭PWM-L，如此循环控制实现恒流恒压控制。

作为本发明的进一步改进，当电源在运行过程中改变设定电流电压值时，首先通过上位机/控制面板向电源板发出控制指令，MCU通过计算得出PWM-IA-REF和PWM-IV-REF的输出占空比，通过改变PWM-IA-REF和PWM-IV-REF的输出占空比来改变电流电压值。

作为本发明的进一步改进，还包括：

当MCU检测到AD-V达到预设值后，打开ON/OFF开关，开启负载；当上位机/控制面板向电源板发出关机指令后，MCU先关闭PWM-H、PWM-L，检测AD-V电压，AD-V低于预设值的一定比例后关闭ON/OFF开关。

作为本发明的进一步改进，电源运行过程中，当MCU检测到其保护电压为低时，立即关闭PWM-H和PWM-L。

作为本发明的进一步改进，PWM波的开启方式包括硬启动和软启动；其中：

硬启动为PWM-H以最大占空比运行，PWM-L进行互补输出；

软启动为PWM-H以最小占空比开始运行，然后慢慢增加PWM-H的占空比，PWM-L进行互补输出。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一共简单可靠，可实时在线可调的恒流、恒压的数字单元，该方法不需要复杂的电源算法和极高运算速率的DSP芯片；通过控制面板或者第三方通讯接口(上位机)向电源控制板(下位机)下发通讯指令(开关机命令、电流值、电压值等相关控制指令)，下位机收到指令后按照上位机的设置进行电源相关的恒流恒压控制。

附图说明

图1为本发明实施例中电源板的电路拓扑图；

图2为本发明实施例中硬件过压、过流保护的电路图；

图3为本发明实施例中硬件电压、电流基准设置及反馈回路的电路图；

图4为本发明实施例中MCU控制器、电流检测电路的电路图；

图5为本发明实施例中PWM控制时序图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例

如图1-图5所示，一种可编程恒流恒压数字电源的控制方法，包括：

当上位机/控制面板向电源板(图1为电源板的电路拓扑图，其包含整流、升压(PFC)、BUCK降压、滤波及负载开关模块电路)发出控制指令后(指令包含电流、电压、开关机等控制指令)，MCU接收到开机控制指令，先按照既定参数控制PWM-IA-REF、PWM-VA-REF输出一定频率的PWM波，PWM经过低通滤波电路后，形成稳定的直流电压，MCU检测返回的直流电压AD-IA-REF、AD-VA-REF，当直流电压AD-IA-REF、AD-VA-REF满足预设值后，打开PWM-H、PWM-L(PWM-H、PWM-L为一对包含一定死区时间的互补PWM波)，当MCU检测到MCU-PWM-CONTOR为低时，关闭PWM-H打开PWM-L,直到下一个PWM周期打开PWM-H，关闭PWM-L，如此循环控制实现恒流恒压控制。当MCU检测到AD-V达到预设值后，打开ON/OFF开关，开启负载。当上位机/控制面板向电源板发出关机指令后，MCU先关闭PWM-H、PWM-L，检测AD-V电压，AD-V低于预设值的70％后关闭ON/OFF开关。具体实时步骤如下：

电源开机步骤：

步骤一：上电后，上位机/控制面板向电源板发出开机控制指令，指令包含电流、电压、开关机等控制指令；

步骤二：MCU接收到控制指令后，通过预设值计算出PWM-IA-REF、PWM-VA-REF的占空比，计算方法如下：

MCU采样范围为0-5V,对于输出电压范围0-100V，输出电流范围0-50A；上位机设置输出电压为30V20A，那么PWM-IA-REF输出占空比为20/50**100％＝40％，PWM-IV-REF输出占空比为30/100*100％＝30％；

步骤三：PWM-IA-REF、PWM-IV-REF经过低通滤波器后，将PWM滤成直流电压，MCU通过AD采样得到AD-IA-REF、AD-VA-REF电压。将AD-IA-REF、AD-VA-REF与预设值进行比较，然后对PWM进行微调矫正。

步骤四：检测到AD-IA-REF、AD-VA-REF与预设值一致后，(预设值计算方式：如30V20A AD-IA-REF＝20/50*5＝2V AD-VA-REF＝30/100*5＝1.5V),开启PWM-L、PWM-H。

PWM开启方式有两种：一种为硬启动，一种为软启动；

硬启动为PWM-H以最大占空比运行，PWM-L进行互补输出；

软启动为PWM-H以最小占空比开始运行，然后慢慢增加PWM-H的占空比，PWM-L进行互补输出；

步骤五：在PWM-H、PWM-L开启过程中，实时检测MCU-PWM-CONTOR电平状态，当检测到MCU-PWM-CONTOR为低时，关闭PWM-H，打开PWM-L；

步骤六：在下一个PWM周期时，关闭PWM-L，打开PWM-H,然后重复步骤五。

电源运行过程中调整步骤如下：

当电源在运行过程中改变设定电流电压值时，如将设置值有30V20A，更改成50V30A；

步骤一：上位机/控制面板向电源板发出控制指令(50V30A)；

步骤二:MCU通过计算得出PWM-IA-REF输出占空比为30/50*100％＝60％，PWM-IV-REF输出占空比为50/100*100％＝50％，

步骤三：PWM-IA-REF、PWM-IV-REF输出占空比将由原来的40％、30％改变成60％、50％；

步骤四：WM-IA-REF、PWM-IV-REF经过低通滤波器后，将PWM滤成直流电压，MCU通过AD采样得到AD-IA-REF、AD-VA-REF电压。将AD-IA-REF、AD-VA-REF与预设值进行比较，然后对PWM-IA-REF、PWM-IV-REF进行微调矫正。AD-IA-REF、AD-VA-REF电压调整到预设值后，电源将按照最大50V30A进行输出。

关机及保护：

步骤一：位机/控制面板向电源板发出关机指令；

步骤二：电源板先关闭PWM-H，PWM-L，MCU持续检测AD-C-MCU,当MCU检测到AD-C-MCU电压为0时，关闭ON/OFF开关。

电源运行过程中，MCU一旦检测到MCU-保护电压为低时，立即关闭PWM-H、PWM-L的ON/OFF开关。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。