單pwm多組驅(qū)動(dòng)以及功耗精確測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用MCU單通道PWM輸出，對(duì)多路負(fù)載進(jìn)行功率控制的電路，特別是利用廉價(jià)的MCU，對(duì)多路LED負(fù)載進(jìn)行數(shù)字化驅(qū)動(dòng)，根據(jù)工作需要，對(duì)每一路負(fù)載進(jìn)行功率分配；通過(guò)新算法設(shè)計(jì)，將功率分配與PWM輸出解耦合，使得廉價(jià)MCU的使用成為可能；新設(shè)計(jì)中可以針對(duì)單路負(fù)載進(jìn)行測(cè)量，從而獲得相應(yīng)支路負(fù)載的工作狀態(tài)，進(jìn)行故障隔離；新設(shè)計(jì)可以在生產(chǎn)階段將經(jīng)過(guò)測(cè)試的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入MCU，從而使得MCU能夠識(shí)別多種不同的負(fù)載。
【專(zhuān)利說(shuō)明】單PWM多組驅(qū)動(dòng)以及功耗精確測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路、電路硬件設(shè)計(jì)和嵌入式軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是一種利用MCU單通道PWM輸出，對(duì)多路負(fù)載進(jìn)行功率控制的電路，利用廉價(jià)的MCU，對(duì)多路LED負(fù)載進(jìn)行數(shù)字化驅(qū)動(dòng)，根據(jù)工作需要，對(duì)每一路負(fù)載進(jìn)行功率分配；通過(guò)新算法設(shè)計(jì)，將功率分配與PWM輸出解耦合，使得廉價(jià)MCU的使用成為可能；新設(shè)計(jì)中可以針對(duì)單路負(fù)載進(jìn)行測(cè)量，從而獲得相應(yīng)支路負(fù)載的工作狀態(tài)，進(jìn)行故障隔離；新設(shè)計(jì)可以在生產(chǎn)階段將經(jīng)過(guò)測(cè)試的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入MCU，從而使得MCU能夠識(shí)別多種不同的負(fù)載。
技術(shù)背景
[0002]當(dāng)前的驅(qū)動(dòng)器電路，一般選擇專(zhuān)用芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)不同的負(fù)載、不同的工作條件，需要不同的設(shè)計(jì)。當(dāng)負(fù)載變化較大時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路很復(fù)雜；當(dāng)幾個(gè)不同的負(fù)載工作時(shí)，需要預(yù)知對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)前設(shè)計(jì)如圖1所示。
[0003]連接關(guān)系如下:輸入電壓10.8V?24VDC，與芯片IN管腳、C2、C3、L1、LED連接，LI與Ql、Dl連接，Dl與LED、C3連接，Ql柵極與芯片NDRV管腳連接，Ql源極與電阻R1、芯片CS管腳連接。
[0004]工作過(guò)程如下:當(dāng)MOS晶體管Ql導(dǎo)通時(shí)，能量開(kāi)始在電感LI中儲(chǔ)存，LED電流由電容C3提供；當(dāng)MOS晶體管Ql截止時(shí)，電感LI中的能量轉(zhuǎn)移到電容C3中，同時(shí)提供能量到LED中，轉(zhuǎn)換到光能量輸出。
[0005]目前的方式，對(duì)于一般的驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用是足夠的，方法簡(jiǎn)單，成本低廉；但是在不能夠在智能控制系統(tǒng)中應(yīng)用，而且在參數(shù)調(diào)整過(guò)程中相關(guān)指標(biāo)惡化而達(dá)不到節(jié)能、長(zhǎng)壽命等要求。
[0006]傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)為:
[0007]工作模式單一，不適合在復(fù)雜的環(huán)境下工作；
[0008]不能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整負(fù)載的工作狀態(tài)；
[0009]當(dāng)多路負(fù)載存在時(shí)，不能夠動(dòng)態(tài)識(shí)別工作支路以及相應(yīng)的工作狀態(tài)；
[0010]無(wú)法診斷以及隔離存在故障的支路；
[0011]無(wú)法精確測(cè)量實(shí)時(shí)的功耗；
[0012]無(wú)智能控制接口，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的智能網(wǎng)絡(luò)控制。
[0013]本
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明是通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn)的。
[0015]如圖2所示為單PWM多組驅(qū)動(dòng)以及功耗精確測(cè)量的電路，連接關(guān)系為:VCC與電感L1、Dl、Rll、C2、R6、R7、R8、R9、RIO、LS10、LS20、LS30、LS40、LS50 連接，MOS 管 PMOSl 柵極與RlO、Rl連接，MOS管PM0S2柵極與R9、R2連接，MOS管PM0S3柵極與R8、R3連接，MOS管PM0S4柵極與R7、R4連接，MOS管PM0S5柵極與R6、R5連接，MOS管PMOSl源極與LSlN連接，MOS管PM0S2源極與LS2N連接，MOS管PM0S3源極與LS3N連接，MOS管PM0S4源極與LS4N 連接，MOS 管 PM0S5 源極與 LS5N 連接，MOS 管 PM0S1、PM0S2、PM0S3、PM0S4、PM0S5 漏極與NM0S6漏極、Dl連接，NMOSl漏極與Rl連接，NM0S2漏極與R2連接，NM0S3漏極與R3連接，NM0S4 漏極與 R4 連接，NM0S5 漏極與 R5 連接，NMOSl、NM0S2、NM0S3、NM0S4、NM0S5 柵極分別于 MCU 的 GP101、GP102、GP103、GP104、GP105 連接，，NM0S1、NM0S2、NM0S3、NM0S4、NM0S5源極接地，光耦的二極管輸入端接店租RlI，光耦的集電極余3.3V連接，光耦的射極與R12、C3、MCU的ADC CHl連接，二極管輸出端與NM0S6漏極連接，NM0S6柵極與MCU的PWM輸出端口連接，匪056的源極與1?13、1?14連接，1?14與(:1、0? filter的輸入端連接，OP filter的輸出端與 MCU 的 ADC CH2 連接，LED10、LEDlx, LEDlN 組成負(fù)載支路 1，LED20、LED2x、LED2N組成負(fù)載支路2，LED30、LED3x、LED3N組成負(fù)載支路3，LED40、LED4x、LED4N組成負(fù)載支路4，LED50、LED5x、LED5N組成負(fù)載支路5，MCU與其它設(shè)備通過(guò)I2C、RS485總線進(jìn)行通信。
[0016]工作原理如下:
[0017]當(dāng)MCU GP10[l/2/3/4/5]輸出為 “ 1”，對(duì)應(yīng)的 NMOS[1/2/3/4/5]導(dǎo)通，相應(yīng)的PMOS [1/2/3/4/5]的柵極電壓降低，PMOS晶體管導(dǎo)通，使得相應(yīng)的負(fù)載之路1/2/3/4/5接入工作回路。
[0018]當(dāng)PWM輸出為“1”，NM0S6導(dǎo)通，VCC電壓經(jīng)過(guò)L1、負(fù)載支路、NM0S6、R13接地，VCC電源再給負(fù)載支路供電的同時(shí)，將部分多余能量?jī)?chǔ)存在L1、C2中；當(dāng)PWM輸出為“0”，NM0S6截止，L1、C2中儲(chǔ)存的能量給負(fù)載支路供電，電流經(jīng)過(guò)Dl構(gòu)成回路。
[0019]整個(gè)驅(qū)動(dòng)，負(fù)載工作在橫流模式下，電壓以及電流的波動(dòng)很小。
[0020]負(fù)載支路斷路故障檢測(cè):利用MCU GPIO將相應(yīng)的負(fù)載支路接入回路，PWM工作一個(gè)固定的時(shí)間片斷，通過(guò)ADC CHl與ADC CH2的數(shù)據(jù)判斷。如MCU GPIOl輸出“ 1”，負(fù)載支路I接入回路，PWM工作100ms。若負(fù)載支路I正常工作，負(fù)載支路壓降通過(guò)光耦產(chǎn)生在電阻R12上產(chǎn)生壓降，經(jīng)過(guò)ADC CHl轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，此數(shù)據(jù)與缺省設(shè)置差別不大，同時(shí)ADCCH2獲得此負(fù)載支路的工作電流；若負(fù)載支路I斷路，VCC通過(guò)光耦產(chǎn)生在電阻R12上產(chǎn)生壓降，經(jīng)過(guò)ADC CHl轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，此數(shù)據(jù)與VCC的數(shù)字表示差別不大，但不是負(fù)載支路的壓降，同時(shí)ADC CH2無(wú)法獲得`此負(fù)載支路的工作電流。
[0021]負(fù)載支路短路或者部分短路故障檢測(cè):負(fù)載支路全部短路，則ADC CHl中的獲得數(shù)據(jù)接近“0”，而ADC CH2獲得的數(shù)據(jù)接近最大值；負(fù)載支路部分短路，ADC CHl中的獲得數(shù)據(jù)接偏小，而ADC CH2獲得的數(shù)據(jù)偏大。
[0022]負(fù)載支路負(fù)載單元個(gè)數(shù)的檢測(cè):單元負(fù)載的壓降大約為3.3V，此電壓通過(guò)光耦，在電阻R12上產(chǎn)生的電壓為(3.3-1.1)*R12/R11*CTR，CTR為光耦中輸入電流與輸出電流的轉(zhuǎn)換效率，此電壓通過(guò)ADC CHl轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；當(dāng)負(fù)載支路中有N個(gè)單元負(fù)載時(shí)，在電阻R12上產(chǎn)生的電壓為(N*3.3-1.1)*R12/R11*CTR，此電壓通過(guò)ADC CHl轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。通過(guò)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)與缺省數(shù)據(jù)的比對(duì)，可以確定每個(gè)負(fù)載支路中的單元負(fù)載的個(gè)數(shù)。
[0023]解耦合:當(dāng)負(fù)載支路中單元負(fù)載的個(gè)數(shù)確定后，整個(gè)系統(tǒng)中色溫的調(diào)制、色彩的調(diào)制與總功耗的PWM控制是相互分離的。
[0024]PWM的功耗控制:如MCU工作在16MHz時(shí)鐘，而PWM采用固定頻率的256KHz，則每個(gè)256KHz的PWM中，容納64個(gè)時(shí)鐘周期，設(shè)定有8個(gè)負(fù)載支路，每個(gè)負(fù)載支路在滿(mǎn)負(fù)荷工作下，需要64/8 = 8個(gè)時(shí)鐘周期的占空比。
[0025]每一個(gè)負(fù)載支路滿(mǎn)負(fù)荷工作，需要256KHZ固定頻率PWM中8個(gè)時(shí)鐘周期的占空比(時(shí)鐘信號(hào)為16MHz)，當(dāng)回路中有N個(gè)負(fù)載支路時(shí)，總的PWM占空比需要N*8個(gè)時(shí)鐘周期。[0026]以上對(duì)功率的控制，不需要復(fù)雜的算法支持，僅僅根據(jù)MCU相關(guān)GPIO管腳輸出為“ I ”的個(gè)數(shù)，就可以確定PWM的占空比。
[0027]此時(shí)如果需要降低功率，可以將每串負(fù)載的8個(gè)時(shí)鐘周期占空比的時(shí)間，降低為7個(gè)、6個(gè)、5個(gè)等時(shí)鐘周期即可，當(dāng)占空比位O個(gè)時(shí)鐘周期，則負(fù)載被關(guān)閉。
[0028]色溫控制:針對(duì)負(fù)載中有多路不同色溫負(fù)載的情況，客戶(hù)在應(yīng)用中可以對(duì)色溫進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，色溫可以在冷色調(diào)、中性、暖色調(diào)中根據(jù)客戶(hù)需求調(diào)節(jié)。
[0029]如圖6所示，GPIOl控制冷白光負(fù)載支路是否接入驅(qū)動(dòng)回路，GP102控制暖白光負(fù)載支路是否接入驅(qū)動(dòng)回路。當(dāng)GPIOl為“I”時(shí)而其他負(fù)載支路控制端口為“0”，回路發(fā)出冷白光；當(dāng)GP102為“I”時(shí)而其他負(fù)載支路控制端口為“O”，回路發(fā)出暖白光；當(dāng)GPIOl和GP102同時(shí)為“I”時(shí)而其他負(fù)載支路控制端口為“0”，回路發(fā)出近似中性白光。
[0030]當(dāng)一條負(fù)載支路接入回路時(shí)，PWM輸出為標(biāo)準(zhǔn)的單元占空比；當(dāng)增加負(fù)載支路接入回路時(shí)，PWM輸出為標(biāo)準(zhǔn)的單元占空比*接入回路的支路數(shù)目。
[0031]人眼對(duì)色溫調(diào)節(jié)過(guò)程的變化速度大于每秒鐘25次后，基本無(wú)法察覺(jué)調(diào)節(jié)的間歇特性。即GPIOl和GP102的調(diào)節(jié)周期必須高于25Hz。如選定調(diào)節(jié)的周期為ΙΚΗζ，則顯示出的色溫僅與Ims內(nèi)GPIOl和GP102的輸出為“I”的時(shí)間比例相關(guān)，當(dāng)GPIOl輸出為“I”的時(shí)間大于GP102輸出為“I”的時(shí)間，則顯示冷色調(diào)，當(dāng)GPIOl輸出為“I”的時(shí)間小于GP102輸出為“ I”的時(shí)間，則顯示暖色調(diào)。
[0032]GPIOl的輸出可以與GP102的輸出同步，也可以不同步。
[0033]色彩控制:針對(duì)負(fù)載中有多路不同色彩負(fù)載的情況，客戶(hù)在應(yīng)用中可以對(duì)色彩進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，色彩可以在RGB原色的混合中得到客戶(hù)需要的。
[0034]如圖7所示，GP103控制紅光負(fù)載支路是否接入驅(qū)動(dòng)回路，GP104控制綠光負(fù)載支路是否接入驅(qū)動(dòng)回路，GP105控制藍(lán)光負(fù)載支路是否接入回路。當(dāng)GP103為“I”時(shí)而其他負(fù)載支路控制端口為“O”，回路發(fā)出紅光；當(dāng)GP104為“I”時(shí)而其他負(fù)載支路控制端口為“O”，回路發(fā)出綠光，當(dāng)GP105 “I”時(shí)而其他負(fù)載支路控制端口為“0”，回路發(fā)出藍(lán)光。
[0035]當(dāng)一條負(fù)載支路接入回路時(shí)，PWM輸出為標(biāo)準(zhǔn)的單元占空比；當(dāng)增加負(fù)載支路接入回路時(shí)，PWM輸出為標(biāo)準(zhǔn)的單元占空比*接入回路的支路數(shù)目。
[0036]人眼對(duì)色彩調(diào)節(jié)過(guò)程的變化速度大于每秒鐘25次后，基本無(wú)法察覺(jué)調(diào)節(jié)的間歇特性。即GP103、GP104、GP105的調(diào)節(jié)周期必須高于25Hz。如選定調(diào)節(jié)的周期為ΙΚΗζ，則顯示出的色彩僅與Ims內(nèi)GP103、GP104、GP105的輸出為“I”的時(shí)間比例相關(guān)。經(jīng)過(guò)對(duì)RGB負(fù)載支路的校準(zhǔn)，配色可以實(shí)現(xiàn)與液晶顯示器相應(yīng)的等級(jí)，R:G:B = [O?255]: [O?255]: [O?255]。配色中RGB的比例就是相應(yīng)GP103、GP104、GP105的輸出為“I”的時(shí)間的比例，相應(yīng)比例可以通過(guò)針對(duì)高速時(shí)鐘的計(jì)數(shù)得到。
[0037]GPIOl的輸出可以與GP102的輸出同步，也可以不同步。
[0038]負(fù)載功率的精確測(cè)量:精確測(cè)量功率需要精確測(cè)量負(fù)載的電壓以及電流。負(fù)載的電壓測(cè)量通過(guò)與負(fù)載并聯(lián)的光耦實(shí)現(xiàn)，電流測(cè)量通過(guò)NM0S6導(dǎo)通時(shí)流經(jīng)電阻R13的電流，經(jīng)過(guò)按比例計(jì)算得到。
[0039]電壓測(cè)量借助光耦器件實(shí)現(xiàn)。任何一個(gè)負(fù)載支路接入回路工作時(shí)，在光耦的輸入端口產(chǎn)生一個(gè)壓降，負(fù)載支路有I個(gè)單元負(fù)載時(shí)，電壓大約為3.3V，負(fù)載支路有N個(gè)單元負(fù)載時(shí)，電壓約為N*3.3V。光耦的輸入端二極管壓降約為1.2V，則輸入端口的電流約為[0040](Ν*3.3-1.2)/Rll
[0041]光耦的射極輸出端口電流=(N*3.3-1.2)/Rll*CTR，其中CTR為光耦中輸出端口電流與輸入端口電流的比例，針對(duì)任何一個(gè)特定的光耦器件，在一定的溫度下，CTR為一條已知的曲線。
[0042]光耦射極電流通過(guò)電阻R12和電容C3，產(chǎn)生一個(gè)電壓，電壓經(jīng)過(guò)MCU的ADC CHl管腳后，在MCU內(nèi)轉(zhuǎn)換為一個(gè)數(shù)字信號(hào)。MCU內(nèi)部的ADC轉(zhuǎn)換精度一般在10比特，即誤差在
0.1%。
[0043]在工作溫度下，負(fù)載的工作電壓與MCU中的ADC CHl數(shù)據(jù)時(shí)——對(duì)應(yīng)的，但是對(duì)應(yīng)曲線是非線性的。
[0044]電壓對(duì)應(yīng)曲線在試產(chǎn)階段通過(guò)變換負(fù)載，以精確的電壓測(cè)量與MCU中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得到，在實(shí)際運(yùn)用中，將曲線近似為多段折線進(jìn)行對(duì)應(yīng)。折線的段數(shù)與近似的誤差相關(guān)，誤差允許范圍越大，折線段數(shù)越少。
[0045]電流測(cè)量借助電阻R13以及運(yùn)算放大器組成的低通濾波器、MCU中的ADC CH2實(shí)現(xiàn)。負(fù)載工作時(shí)，NM0S6不斷導(dǎo)通、截止，NM0S6導(dǎo)通時(shí)流經(jīng)電阻R13的電流逐步增加，R13產(chǎn)生的電壓經(jīng)過(guò)R14、Cl組成的低通濾波器，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器組成的低通濾波器后，在MCU內(nèi)部通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
[0046]MCU中的測(cè)量的是流經(jīng)電阻R13的平均電流(低頻部分)，而此電流是與負(fù)載工作的電流時(shí)--對(duì)應(yīng)的，對(duì)應(yīng)曲線是非線性的。
[0047]在工作溫度下， 負(fù)載的工作電流與MCU中的ADC CH2數(shù)據(jù)時(shí)一一對(duì)應(yīng)，電流對(duì)應(yīng)曲線在試產(chǎn)階段通過(guò)變換負(fù)載，以精確的電流測(cè)量與MCU中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得到，在實(shí)際運(yùn)用中，將曲線近似為多段折線進(jìn)行對(duì)應(yīng)。折線的段數(shù)與近似的誤差相關(guān)，誤差允許范圍越大，折線段數(shù)越少。
[0048]整個(gè)模組的功耗與負(fù)載的工作功率一一對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)曲線是非線性的。通過(guò)生產(chǎn)階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，得到負(fù)載在不同的負(fù)載功率下的效率數(shù)據(jù)，即可獲得整個(gè)模組的功耗。
[0049]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為:
[0050]工作模式多樣，負(fù)載支路實(shí)時(shí)可控；
[0051]能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整負(fù)載的工作狀態(tài)，達(dá)到客戶(hù)需求；
[0052]當(dāng)多路負(fù)載存在時(shí)，能夠動(dòng)態(tài)識(shí)別工作支路以及相應(yīng)的工作狀態(tài)；
[0053]能夠診斷以及隔離存在故障的支路；
[0054]能夠精確測(cè)量實(shí)時(shí)的功耗；
[0055]控制算法簡(jiǎn)單，將總體的功率控制、負(fù)載支路工作狀態(tài)、色溫色彩控制解耦合；
[0056]成本低，利用廉價(jià)的MCU芯片即可實(shí)現(xiàn)；
[0057]色溫、色彩的控制靈活多樣，能夠最大限度滿(mǎn)足市場(chǎng)需求；
[0058]有智能控制接口，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的智能網(wǎng)絡(luò)控制。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】。
[0059]圖1:現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)
[0060]圖2:基于MCU單PWM多組驅(qū)動(dòng)以及功耗精確測(cè)量結(jié)構(gòu)
[0061]圖3:生產(chǎn)線測(cè)試與校準(zhǔn)框架[0062]圖4:生產(chǎn)線測(cè)試與校準(zhǔn)流程
[0063]圖5:光耦模組
[0064]圖6:色溫調(diào)制
[0065]圖7:色彩調(diào)制
【具體實(shí)施方式】
[0066]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的詳述。
[0067]如圖3所示生產(chǎn)線測(cè)試與校準(zhǔn)框架，連接關(guān)系為:PC以RS485總線連接直流電壓源、電流表、電壓表、MCU繼電器控制板、待測(cè)模組；直流電壓源產(chǎn)生電壓VCC，連接繼電器RelayURelayN>RelaylO以及待測(cè)模組，繼電器Relayl、RelayN、RelaylO分別與負(fù)載1、負(fù)載N、負(fù)載10連接；電壓表直接與負(fù)載連接，測(cè)量負(fù)載工作電壓；每個(gè)負(fù)載中有M條負(fù)載支路，每條負(fù)載支路包含I?10個(gè)負(fù)載單元，負(fù)載1、負(fù)載N、負(fù)載10通過(guò)M條總線與待測(cè)模組連接。
[0068]工作原理為:PC發(fā)送指令到MCU繼電器控制板，將Relayl導(dǎo)通，其他截止，負(fù)載I接入測(cè)試，在直流電壓源供電后，逐步將負(fù)載I中的M條支路接入回路，電壓表測(cè)量負(fù)載的實(shí)際電壓，電流表測(cè)量模組的電流，從而獲得模組在工作時(shí)的精確功率數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)RS485總線，獲得待測(cè)模組中通過(guò)內(nèi)部MCU得到的電壓、電流的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
[0069]將Vf分別為3.1V、3.2V、3.4V、3.5V單元負(fù)載接入回路，代替Vf為3.3V的標(biāo)準(zhǔn)單元負(fù)載，重復(fù)上述測(cè)試，得到5組數(shù)據(jù):模組整體功率數(shù)據(jù)、實(shí)際測(cè)得的負(fù)載電壓數(shù)據(jù)、待測(cè)模組自己測(cè)得的負(fù)載電壓數(shù)據(jù)(MCU的ADC CHl數(shù)據(jù))、待測(cè)模組自己測(cè)得的負(fù)載電流數(shù)據(jù)(MCU的ADC CH2數(shù)據(jù))、針對(duì)功率的效率參數(shù)(各種情況下負(fù)載的功耗/整個(gè)模組的功耗)。
[0070]PC發(fā)送指令到MCU繼電器控制板，將RelayN導(dǎo)通，其他截止，負(fù)載N接入測(cè)試，重復(fù)以上操作得到5組數(shù)據(jù)。
[0071]重復(fù)以上操作，直至所有負(fù)載測(cè)試完畢。
[0072]將以上獲得的數(shù)據(jù)，寫(xiě)入待測(cè)模組MCU內(nèi)的存儲(chǔ)器內(nèi)
[0073]如圖4所示生產(chǎn)線測(cè)試與校準(zhǔn)流程，測(cè)試與校準(zhǔn)是通過(guò)計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)進(jìn)行的，測(cè)試完畢后，得到最多5*10*5*M數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的需求，可以將部分?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入待測(cè)模組MCU的內(nèi)部存儲(chǔ)器中。
[0074]在電壓N*[3.1,3.2,3.3,3.4,3.5] V下的不同負(fù)載，獲得的精確模組功率與待測(cè)模組內(nèi)部ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)換算的功率之間存在一個(gè)效率參數(shù)，此參數(shù)通過(guò)以上那個(gè)5個(gè)測(cè)試點(diǎn)，連接為一條折線。通過(guò)折線之間的換算，可以得到效率參數(shù)的一條折線。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)模組中MCU得到實(shí)際電壓、電流數(shù)據(jù)后，按照效率折線計(jì)算相應(yīng)的實(shí)際功耗數(shù)據(jù)，每間隔一個(gè)確定的時(shí)間段，上報(bào)此時(shí)間段內(nèi)的功耗給上位機(jī)。
[0075]通過(guò)電壓數(shù)據(jù)，輔助以測(cè)得的電流數(shù)據(jù)，可以得到負(fù)載的一些具體信息。
[0076]相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)RS485總線上報(bào)給上位機(jī)，從上位機(jī)獲得指令運(yùn)行。
[0077]如圖5所示光耦模組，連接關(guān)系為:光耦輸入端接電壓N*3.3V，串聯(lián)一個(gè)電阻
3.3ΚΩ在輸入端回路中；光耦輸出端接電壓3.3V，同時(shí)串聯(lián)一個(gè)電阻220 Ω在回路中。
[0078]工作原理為:光耦工作在線性區(qū)，輸入端的最大電流不超過(guò)12mA，輸出端保證Vce電壓大于0.4V。一般情況下，輸入端二極管壓降1.2V，最大的負(fù)載支路中單元負(fù)載的個(gè)數(shù)為10，因此輸入端最大電流=(10*3.3-1.2)/3.3mA;輸出端最大電流=(10*3.3-1.2)/3.3mA*CTR。
[0079]光耦中CTR參數(shù)根據(jù)不同廠家的制造而不同，伴隨電流的增大而增大，也隨著溫度的增加而變化，變化范圍[0.2~1.2]。
[0080]輸出端最大電壓=(10*3.3-1.2)/3.3*1.2*0.22 = 2.54V，滿(mǎn)足 Vce < 0.4V 的要
求。
[0081]本發(fā)明可以利用MCU以及晶體管器件、電阻電容等器件實(shí)現(xiàn)，也可以將相關(guān)模組集成在一個(gè)芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用MCU單通道PWM輸出，對(duì)多路負(fù)載進(jìn)行功率控制的電路，包括4個(gè)部分:多路負(fù)載、負(fù)載支路控制矩陣、光電耦合模組、MCU驅(qū)動(dòng)模組。多路負(fù)載是根據(jù)客戶(hù)需求，每一路負(fù)載的個(gè)數(shù)與負(fù)載的支路數(shù)目是可以變化的；負(fù)載支路控制矩陣是針對(duì)每一條支路進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，將該支路負(fù)載接入或者進(jìn)行旁路處理；光電耦合模組測(cè)量每一條支路的工作電壓；MCU驅(qū)動(dòng)模組使用PWM信號(hào)控制大功率晶體管，獲得負(fù)載需要的驅(qū)動(dòng)能力；在生產(chǎn)階段將電路的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入后，可以精確測(cè)量負(fù)載的功耗以及識(shí)別負(fù)載的具體內(nèi)容，針對(duì)故障進(jìn)行隔離；利用MCU進(jìn)行近距離和遠(yuǎn)距離通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述構(gòu)造的電路負(fù)載，其特征為:負(fù)載可以是多路，每一路負(fù)載由多個(gè)單元負(fù)載構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述構(gòu)造的負(fù)載支路控制矩陣，其特征為:控制任意一路負(fù)載是否接入工作電路，或者多路負(fù)載同時(shí)接入工作電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述構(gòu)造的光電耦合模組，其特征為:光電耦合模組工作在線性區(qū)，并聯(lián)掛接在負(fù)載支路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的精確測(cè)量，其特征為:生產(chǎn)線寫(xiě)入校準(zhǔn)數(shù)據(jù)后；可以精確測(cè)量負(fù)載的電壓、電流參數(shù)，通過(guò)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲得精確的負(fù)載功耗數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的故障隔離，其特征為:系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先寫(xiě)入的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過(guò)與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)比對(duì)，識(shí)別負(fù)載的工作狀態(tài)，通過(guò)負(fù)載支路控制矩陣，將有故障的支路進(jìn)行隔離處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的近距離和遠(yuǎn)距離通信，其特征為:MCU利用I2C總線進(jìn)行近距離通信，利用RS485總線進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，通信可以是全雙工、半雙工或者單向的。
【文檔編號(hào)】G01R21/133GK103491675SQ201310349016
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】尹登慶 申請(qǐng)人:深圳市智遠(yuǎn)能科技有限公司