[发明专利]具有输出信号显示功能的可编程电源及其显示控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有输出信号显示功能的可编程电源，同时也涉及该可编程电源实现输出信号显示功能的显示控制方法，属于数字电源技术领域。

背景技术

可编程电源是一种自身的某些功能或参数可以通过计算机软件编程控制的数字电源。因此，可编程电源一般配备了RS-232、USB、LAN、GPIB等接口。通过这些接口可以把电源集成到自动化测试系统内，这样就可与其他可编程仪器共同组成测试效率极高的专业测试系统。可编程电源有许多种类，可分为线性电源、开关电源、直流电源、交流电源等，其中线性直流电源中又分为恒压源、恒流源和恒压恒流源。

图1为一种典型的可编程电源的整体结构框图。可编程电源一般由下面几个单元组成，每个单元的功能如下所述：

①CPU：中央处理单元；它是整个可编程电源的控制中心，电源的各个部分和资源都由它来控制、调配和监控，相当于“大脑”的作用；

②键盘：人机交互最直接最常用的方式，用户可通过键盘控制电源的输出以及进行其它功能的设置；

③显示单元：主要作用是监控电源的参数和状态，包括设置参数、输出参数、输出状态等等；

④外围接口：接口主要包括RS232、GPIB、USB、LAN；它起到连接上位机和网络的作用，这样用户可以通过发命令等方式来远程控制和监控电源，甚至可以实现直接操作键盘实现不了的功能；

⑤DA：数模转换器；CPU设置功率电路参数时，需要通过模数转换器来把数字信号转化成模拟信号，因为CPU处理的是数字信号，而电源的功率电路处理的是模拟信号；

⑥AD：模数转换器；读回功率电路的输出值和输出状态时，功率电路给CPU传递这些信息时需要通过模数转换器，即把模拟信号转化为数字信号；

⑦模拟功率输出和测量电路：产生用户所设置的输出信号，并且实时读回电路的输出值和状态信息。

模拟功率输出部分是整个可编程电源产生功率输出信号的核心部分，下面就来具体介绍此部分的特性和工作原理。

如图2(a)所示，理想恒压源输出阻抗应该在任何频率下为零，不论输出电流如何变化，输出电压都会保持在恒定状态。同样，图2(b)所示的理想恒流源的输出阻抗在任何频率下为无穷大，根据负载的变化，调整输出电压，使输出电流保持恒定状态。图3显示了恒压/恒流电源的工作模式，图中VS是电压设定值，IS是电流设定值，RC＝VS/IS，RL是负载电阻。每一路电源的工作点要么工作在RL＝RC直线的上方，要么工作在下方。当负载RL大于RC时，由于电流小于电流设定值，输出电压会成为主导，负载点1工作在恒压状态，输出电压为电压设定值VS，输出电流小于IS。在这种情况下，电源处于恒压模式(CV)，并且电流设定值事实上是电流的上限。当负载RL小于RC时，由于电压小于电压设定值，输出电流会成为主导，负载点2工作在恒流状态，输出电流为电流设定值IS，输出电压小于VS。在这种情况下，电源处于恒流模式(CC)，并且电压设定值事实上是电压的上限。因此，当对模拟功率输出部分设定好了电压电流值，且接入的负载是恒定不变的，此时电路的输出电压和输出电流就可以确定，处于恒压或恒流的状态也就可以确定了。

在电源运行的过程中，如图1所示，AD会定时从模拟功率输出部分采集实时的电路输出电压和电流值，然后传送给CPU进行处理后再传递给显示设备进行显示，这样用户就能清楚方便地看到电源此时此刻的输出值和输出状态。

对于可编程电源来说，有许多应用场合需要使得电压电流的设置值随时间进行变化，比如阶梯变化或脉冲变化，这样电源的输出也会随时间进行变化；如果电源的设置电压和电流不变，而负载的电阻会变化，那么此时电源的输出也会进行变化。在以上两种情况下，如果用户需要查看负载的变化趋势或者电源设置电压电流的变化，就需要查看电源历史的输出电压电流才能达到上述目的，而传统的可编程电源只能看到实时输出的电压电流，而没有查看历史输出电压电流的功能，这是现有技术所欠缺的一个方面。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种具有输出信号显示功能的可编程电源。该可编程电源具有波形显示功能，能够动态地反映电源输出的变化趋势。

本发明所要解决的另外一个技术问题在于提供该可编程电源实现输出信号显示功能的显示控制方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种具有输出信号显示功能的可编程电源，包括中央处理单元、键盘、显示单元、外围接口、数模转换器、模数转换器以及模拟功率输出和测量电路，其特征在于：

所述可编程电源还具有FPGA；