一种具有开关延时功能的电源及其工作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有开关延时功能的电源及其工作方法，所述电源包括自动开关控制装置，所述自动开关控制装置包括：开关状态生成单元，用于生成开关状态表，所述开关状态表包括由多个开状态和多个关状态构成的开关序列；时间序列生成单元，用于根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表，所述时间序列表包括每一开状态对应的延迟时间长度和每一关状态对应的延迟时间长度；定时单元，用于周期性产生中断；输出状态控制单元，用于根据所述定时单元产生的中断、所述开关状态表和所述时间序列表，切换所述电源的开关状态。该电源可自动分别精确控制开延时、关延时。
【专利说明】一种具有开关延时功能的电源及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通用电子测量测试领域，具体地涉及一种具有开关延时功能的电源及其工作方法。
【背景技术】
[0002]线性直流电源作为电子设计中必不可少的工具，既可作为供电电源工作，又可作为测量设备工作，在实验室、科研单位、工业等各个领域均有广泛的应用。随着电子器件的数字化日益普遍，原始的线性模拟电源终将逐渐被数字电源所替代，数字电源具有良好的扩展性、较低的成本、较简单的电路、容易量产、性能稳定等特点，通常都具备电压、电流连续可调功能，以及输出开关功能。
[0003]输出开关的控制分为两大类，一是通过在输出端子前面增加独立的继电器，从物理上直接断开连接，使输出端子和输出控制回路之间形成断路，从而切断输出，这类方法在早期的电源中使用较为普遍，如大华DH1718E、固纬GPD-3303系列；二是通过DAC控制使输出控制回路稳定工作在0V，从而使输出端子上测量到的电压为0，起到关断输出的效果，这类方法打开输出和关闭输出均使用同一套控制回路，而不必增加物理开关，避免了物理继电器稳定需要的时间，因此响应时间较快，在数字电源中使用较为普遍，如安捷伦的E36XX系列等。
[0004]不管采用何种电路来进行输出开关的控制，几乎所有的线性直流电源均在前面板提供了特定的按键给用户来控制输出的开关状态。当用户需要打开输出时，可以按下该键，当用户需要关闭输出时，也可以按下该键，通过在前面板上增加各种指示，比如指示灯、屏幕上显示0N/0FF等，来告知用户当前的输出状态。
[0005]当用户的应用场景需要不断开关输出时，比如需要对负载进行不断的上电、断电测试，现有线性可编程直流电源通常提供了两种选择，一是用户自己不断的手动按前面板的输出开关控制键；二是利用部分线性电源的可编程特性，利用其远程接口，如USB接口、LAN接口、RS232接口、GPIB接口等，来编写上位机程序，通过发送远程命令的方式来实现反复开关控制。
[0006]现有技术的不足至少包括:
[0007]在开延时和关延时的控制上，采用上述的手工控制方法，需要依靠秒表来控制时间，或者凭感觉来控制时间，在对开状态持续时间和关状态持续时间的精度有较高要求时，手工控制显然是不能满足要求的；而使用远程接口来切换机器的输出，在多数情况下可以满足对持续时间的要求，但是却受硬件环境的影响太大，比如电脑、线缆等，当缺少其中之一时，即无法实现，且还需要编写独立的上位机程序来实现，也是比较耗时耗力的。
【发明内容】
[0008]本发明目的在于，提供一种具有开关延时功能的电源及其工作方法，以解决现有技术中人工手动操作费时、精度不高、远程控制易受环境影响的问题。[0009]为达上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种具有开关延时功能的电源，所述电源包括自动开关控制装置，所述自动开关控制装置包括:
[0010]开关状态生成单元，用于生成开关状态表，所述开关状态表包括由多个开状态和多个关状态构成的开关序列；
[0011]时间序列生成单元，用于根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表，所述时间序列表包括每一开状态对应的延迟时间长度和每一关状态对应的延迟时间长度；
[0012]定时单元，用于周期性产生中断；
[0013]输出状态控制单元，用于根据所述定时单元产生的中断、所述开关状态表和所述时间序列表，切换所述电源的开关状态。
[0014]为达上述目的，另一方面，本发明实施例提供了一种具有开关延时功能的电源的工作方法，所述方法包括:
[0015]生成开关状态表，所述开关状态表包括由多个开状态和多个关状态构成的开关序列；
[0016]根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表，所述时间序列表包括每一开状态对应的延迟时间长度和每一关状态对应的延迟时间长度；
[0017]周期性产生中断；
[0018]根据所述中断、所述开关状态表和所述时间序列表，切换所述电源的开关状态。
[0019]本发明的上述技术方案的有益技术效果在于:本发明实施例的电源可满足如下需求:
[0020]1、反复打开、关闭电源输出的需求；
[0021]2、所需设备最少化的需求；
[0022]3、节约人工的需求；
[0023]4、避免手工操作出错的需求；
[0024]5、精确开延时、关延时控制的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明实施例的自动开关控制装置的功能框图；
[0027]图2为本发明实施例的延时器的整体工作流程图；
[0028]图3为本发明实施例的时间序列编辑器的具体功能框图；
[0029]图4为本发明实施例采用的线性反馈移位寄存器原理框图；
[0030]图5为本发明实施的PN9和PNll序列生成流程图；
[0031]图6为发明实施例的输出状态控制器的具体功能框图；
[0032]图7为本发明实施例的时间序列编辑器的工作流程图；
[0033]图8为本发明实施例的输出状态控制器工作流程图；
[0034]图9为本发明实施例的一种定制时间来生成时间序列的流程图；[0035]图10为本发明实施例的另一种定制时间来生成时间序列的流程图；
[0036]图1lA为本发明实施例的单调上升生成时间序列的流程图；
[0037]图1lB为本发明实施例的单调下降生成时间序列的流程图；
[0038]图12为本发明实施例的延时器菜单结构示意图；
[0039]图13为本发明实施例的延时器开时主界面；
[0040]图14为本发明实施例的延时器编辑主界面；
[0041]图15为本发明实施例的停止条件设置菜单；
[0042]图16为本发明实施例的时间生成子菜单；
[0043]图17为本发明实施例的生成方法子菜单；
[0044]图18示出的本发明实施例的各种时间生成方法之间的区别示意图。
【具体实施方式】
[0045]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]当用户手动编辑的开关状态的组数达到一定程度时，依次设置各组的开延时时间和关延时时间显然是繁琐而枯燥且易出错的。为解决开延时和关延时的设置问题，本发明实施例提出了一种自动生成时间序列的方法，在保留手动编辑功能的同时，又可以很好的解决输出组数过多时手动编辑的不便。
[0047]为实现上述目的，本发明实施例在线性电源中内置一个自动开关控制装置，该装置能够不需要PC控制即可单机运行，还能实现较好的时间控制，能够分开控制开延时和关延时时间。此外，该自动开关控制装置还提供了一种便捷的延时时间编辑方式。
[0048]本发明实施例利用定时器每IOms产生一次中断，通知自动开关控制装置当对该时间基准(即IOms)的累加结果达到当前开关状态的延时时长时，进行电源输出状态的改变，利用一一映射的开关状态表和时间序列表，来获得下一个开关状态及其延迟时间长度。
[0049]本发明实施例提供一种具有开关延时功能的电源，该电源包括自动开关控制装置。图1为本发明实施例的自动开关控制装置的功能框图。如图1所示，该自动开关控制装置包括:
[0050]开关状态生成单元110，用于生成开关状态表，开关状态表包括由多个开状态和多个关状态构成的开关序列；
[0051]时间序列生成单元120，用于根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表，时间序列表包括每一开状态对应的延迟时间长度和每一关状态对应的延迟时间长度；
[0052]定时单元140 (定时器)，用于周期性产生中断；
[0053]输出状态控制单元130 (输出状态控制器)，用于根据定时单元140产生的中断、开关状态表和时间序列表，切换电源的开关状态，具体的，在开状态下控制电源输出信号的开通，在关状态下控制电源输出信号的关断。
[0054]在本发明实施例中，开关状态生成单元110可以接收用户输入的或手动编辑的开关状态表，或者从外部存储设备读取一个已编辑好的开关状态表，或者接收上位机发送到预先生成的开关状态表，或者根据Ol码、10码、PN9伪随机码、PNll伪随机码、或者PN13-PN127中的任一种伪随机码，生成开关状态表；或者，根据格雷码、或者自定义周期码型生成开关状态表，其中O代表关状态、I代表开状态；或者，O代表开状态、I代表关状态。
[0055]具体地，时间序列生成单元120，也称为时间序列编辑器，用于提供人机接口，为用户提供延时参数的快捷输入方式，产生时间序列表驻于内存。
[0056]本发明实施例的具有开关延时功能的电源的时间序列生成单元120可按如下预设方式生成时间序列表:
[0057]在预设方式为定制时间方式时，该时间序列生成单元120，具体用于根据用户设置的开状态延迟时间长度和关状态延迟时间长度，为所有的开状态统一生成相同的开状态延迟时间长度，以及为所有的关状态统一生成相同的关状态延迟时间长度；或者，
[0058]在预设方式为统一单调升降方式时，该时间序列生成单元120，具体用于根据用户设置的延迟时间基准值和延迟步进，依开关序列的顺序，针对所有的开关状态和关状态，按照延迟时间长度单调上升或单调下降方式生成时间序列表；或者，
[0059]在预设方式为分别单调升降方式时，该时间序列生成单元120，具体用于根据用户设置的第一延迟时间基准值和第一延迟步进，依开关序列中开状态的顺序，针对所有的开状态，按照延迟时间长度单调上升或单调下降方式生成时间序列；以及，根据用户设置的第二延迟时间基准值和第二延迟步进，依开关序列中关状态的顺序，针对所有的关状态，按照延迟时间长度单调下降或单调上升方式生成时间序列；或者，
[0060]在预设方式为编码方式时，该时间序列生成单元120，具体用于根据用户设置的延时编码类型伪随机码生成时间序列表；所述编码类型为伪随机码或周期性码型；所述伪随机码较佳地包括PN9或者PNll伪随机码，周期性码型包括10码或01码；或者，
[0061]在预设方式为手动编辑方式时，该时间序列生成单元120，用于根据用户分别对开关序列中各个开状态、关状态所编辑的延迟时间长度，生成时间序列。这个手动编辑功能，使用户可以逐点编辑自定义的开延时和关延时。
[0062]可选地，该自动开关控制装置还可进一步包括参数验证单元，用于为各种参数的输入提供合法性验证，规范用户的输入行为。
[0063]为方便后续说明，将上述“自动开关控制装置”称之为“开关延时器”，简称“延时
RH.”
O
[0064]图2为本发明实施例的延时器的整体工作流程图。如图2所示，包括如下步骤:
[0065]201、开始；
[0066]202、开关状态编辑；例如可以根据编码类型(10、01、PN等)，自动生成开关状态，或者用户手动编辑；
[0067]203、时间序列编辑；
[0068]204、打开延时器的输出；
[0069]205、定时器中断使能；
[0070]206、输出状态控制；
[0071]207、结束。
[0072]图3为本发明实施例的时间序列编辑器的具体功能框图。如图3所示，时间序列编辑器120为用户提供了两类输入方法，一是可以逐点手动编辑各组的延时时间(也即延迟时间长度)；二是可以通过内建的算法，自动生成开延时和关延时时间，开延时和关延时时间分别代表了开状态、关状态的持续时间。较佳地，时间序列编辑器120还提供了存取模块330用于存储用户编辑的时间序列表，方便下次调用；提供了显示模块340，实时显示用户编辑的内容。
[0073]手动编辑模块320，可以用于根据用户分别对开关序列中各个开状态、关状态所编辑的延迟时间长度，生成时间序列。该手动编辑模块320更为具体地可提供如下功能:1、当前编辑序号可设置，方便直接跳转到由多组时间构成的时间序列表的指定组进行状态修改；2、可设置当前编辑组的延时时间；3、在手动编辑模式下，时间的设置时不区分开延时和关延时的，而只关注当前组的时间，当前组的状态是由开关状态生成单元110生成的。
[0074]存取模块330可提供如下功能:1、保存用户编辑的当前易失缓冲区中的时间序列表到非易失设备，可以是内部非易失存储设备，也可以是外部U盘；2、可以调用内部存储设备上已经保存的时间序列文件(表)，也可以调用外部U盘上保存的时间序列文件。
[0075]显示模块340可提供如下功能:1、用合适的形式显示用户编辑的各组状态的持续时间(也即延迟时间长度)；2、提供查看所有组数的持续时间的方式:通过翻页进行查看；3、当延时器开启时，显示当前状态的剩余持续时间。
[0076]验证模块350可提供如下功能:1、验证手动编辑时延迟时间长度的序号输入是否超上限或者下限；2、验证保存时间序列表时文件名输入是否合法；3、验证读取时间序列表时文件是否合法；4、验证延时时间(也即延迟时间)输入是否合法；5、验证延迟时间基准值值输入是否合法；6、验证延迟步进时间输入是否合法；7、验证PN码初值是否输入合法。
[0077]自动生成模块310可提供如下功能:1、提供定制时间的方法，可分别设置开状态延迟时间和关状态延迟时间；2、提供单调上升或单调下降的延迟时间生成方法，不关心各组的状态时开还是关，按照用户设置的时间基值和步进自动生成单调上升或单调下降的延迟时间序列；3、提供PN9、PNll伪随机码生成随机时间序列。PN9和PNll分别为位长为9位和11位的伪随机序列，以满足一些需要开关随机延时的应用场合。
[0078]伪随机序列指预先可以确定结构的、具有某种随即序列的随机特性的序列，其在一定长度内是随机的。伪随机序列可以用线性反馈移位寄存器生成。
[0079]图4为本发明实施例采用的线性反馈移位寄存器原理框图。如图4所示，上图即为线性反馈移位寄存器原理框图。每来一次移位时钟，便将反馈信号输入到第I级寄存器，并将第I级寄存器中的值移入第2级，以此类推，完成一次移位操作。由于反馈信号是由η级寄存器中的值进行异或操作生成的，因此移位寄存器各级的状态将不断变化。最多进行2~η -1次移位后，输出序列开始重复，即η级移位寄存器产生的序列的最大周期为2~η —
I。η级线性反馈移位寄存器产生的最长序列，称为m序列。周期内，各寄存器中的值不具备任何周期性，因此，在一个周期内，可以认为η级移位寄存器的输出为随机数。通常，可以将最后一级的寄存器的值作为输出。也可以任取其中m位寄存器的值合并成一个m位的数输出。
[0080]当移位寄存器的级数及时钟一定时，输出序列就由移位寄存器的初始状态及反馈逻辑完全确定。当移位寄存器的初始值为全O时，线性反馈网络就失去了作用，输出序列一直为0，因此移位寄存器的初始值不能为O。用多项式f(x)来描述线性反馈移位寄存器的反馈连接状态:[0081 ]
【权利要求】
1.一种具有开关延时功能的电源，其特征在于，所述电源包括自动开关控制装置，所述自动开关控制装置包括: 开关状态生成单元，用于生成开关状态表，所述开关状态表包括由多个开状态和多个关状态构成的开关序列； 时间序列生成单元，用于根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表，所述时间序列表包括每一开状态对应的延迟时间长度和每一关状态对应的延迟时间长度； 定时单元，用于周期性产生中断； 输出状态控制单元，用于根据所述定时单元产生的中断、所述开关状态表和所述时间序列表，切换所述电源的开关状态。
2.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述时间序列生成单元，具体用于根据用户设置的开状态延迟时间长度和关状态延迟时间长度，为所有的开状态统一生成相同的开状态延迟时间长度，以及为所有的关状态统一生成相同的关状态延迟时间长度。
3.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述时间序列生成单元，具体用于根据用户设置的延迟时间基准值和延迟步进，依开关序列的顺序，针对所有的开状态和关状态，按照延迟时间长度单调上升或单调下降方式生成时间序列表。
4.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述时间序列生成单元，具体用于根据用户设置的第一延迟时间基准值和第一延迟步进，依开关序列中开状态的顺序，针对所有的开状态，按照延迟时间长度单调上升或单调下降方式生成时间序列；以及， 根据用户设置的第二延迟时间基准值和第二延迟步进，依开关序列中关状态的顺序，针对所有的关状态，按照延迟时间长度单调下降或单调上升方式生成时间序列。
5.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述时间序列生成单元，具体用于根据用户设置的延时编码类型生成时间序列表；所述编码类型为伪随机码或周期性码型。
6.根据权利要求5所述的电源，其特征在于，所述伪随机码包括PN9或者PNll伪随机码。
7.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述时间序列生成单元，用于根据用户分别对开关序列中各个开状态、关状态所编辑的延迟时间长度，生成时间序列。
8.根据权利要求1至7任一项所述的电源，其特征在于，所述输出状态控制单元包括: 中断接收模块，用于接收所述定时单元产生的中断； 累加模块，用于累加接收到的中断； 查表模块，用于当累加的中断对应的时间长度达到当前开关状态的延迟时间长度时，从所述开关状态表和所述时间序列表按照一一映射的方式取出下一组开关状态及其延迟时间长度； 输出状态修改模块，用于根据所述查表模块的输出结果，改变所述电源的开关状态。
9.一种具有开关延时功能的电源的工作方法，其特征在于，所述方法包括: 生成开关状态表，所述开关状态表包括由多个开状态和多个关状态构成的开关序列； 根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表，所述时间序列表包括每一开状态对应的延迟时间长度和每一关状态对应的延迟时间长度； 周期性产生中断； 根据所述中断、所述开关状态表和所述时间序列表，切换所述电源的开关状态。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述用户设置的延时参数，自动生成时间序列表包括: 根据用户设置的开状态延迟时间长度和关状态延迟时间长度，为所有的开状态统一生成相同的开状态延迟时间长度，以及为所有的关状态统一生成相同的关状态延迟时间长度。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表包括: 根据用户设置的延迟时间基准值和延迟步进，依开关序列的顺序，针对所有的开状态和关状态，按照延迟时间长度单调上升或单调下降方式生成时间序列表。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表包括: 根据用户设置的第一延迟时间基准值和第一延迟步进，依开关序列中开状态的顺序，针对所有的开状态，按照延迟时间长度单调上升或单调下降方式生成时间序列；以及， 根据用户设置的第二延迟时间基准值和第二延迟步进，依开关序列中关状态的顺序，针对所有的关状态，按照延迟时间长度单调下降或单调上升方式生成时间序列。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表包括: 根据用户设置的延时编码类型生成时间序列表；所述编码类型为伪随机码或周期性码型。`
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述伪随机码包括PN9或者PNlI伪随机码。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据用户设置的延时参数，自动生成时间序列表包括: 根据用户分别对开关序列中各个开状态、关状态所编辑的延迟时间长度，生成时间序列表。
16.根据权利要求9至15任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述中断、所述开关状态表和所述时间序列表，切换所述电源的开关状态包括: 接收所述定时单元产生的中断； 累加接收到的中断； 当累加的中断对应的时间长度达到当前开关状态的延迟时间长度时，从所述开关状态表和所述时间序列表按照一一映射的方式取出下一组开关状态及其延迟时间长度； 根据所述查表模块的输出结果，改变所述电源的开关状态。
【文档编号】G05B19/04GK103869713SQ201210536657
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月12日 优先权日:2012年12月12日
【发明者】叶群松, 王悦, 王铁军, 李维森 申请人:北京普源精电科技有限公司