專利名稱：一種電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字化電源的開發(fā)設(shè)備，尤其涉及電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺。
背景技術(shù)：
隨著能源短缺和環(huán)境惡化趨勢，環(huán)境保護(hù)成為全球關(guān)注的一個重點(diǎn)，生 產(chǎn)和使用綠色與節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品已經(jīng)成為世界各國的共識，特別是在能源產(chǎn) 品中對與環(huán)保相關(guān)的性能指標(biāo)要求越來越高。尤其在中等和大功率電源產(chǎn)品 應(yīng)用中，通過智能化的監(jiān)控管理，使得電源節(jié)能降耗對于保護(hù)環(huán)境的效果顯 著提升，從而帶動全社會對數(shù)字化、智能化的高可靠性電源產(chǎn)品需求快速增 長，由此推動數(shù)字電源技術(shù)的迅速發(fā)展。
在電源應(yīng)用非常廣泛的通信和IT技術(shù)領(lǐng)域，開關(guān)電源已經(jīng)得到普遍應(yīng) 用，開關(guān)電源的控制方式對產(chǎn)品的性能和管理非常關(guān)鍵，早期的控制方式以 模擬式為主，逐步向數(shù)字化方向發(fā)展，從監(jiān)控數(shù)字化到部分?jǐn)?shù)字化的數(shù)模混 合模式控制，再到全數(shù)字化控制都已經(jīng)有產(chǎn)品應(yīng)用。
在電源技術(shù)領(lǐng)域，數(shù)字化控制有如下一些解決方案
CN200710195834.2,公開了 一種帶數(shù)字通信功能的開關(guān)電源數(shù)字控制 器，實(shí)現(xiàn)了簡單的電源數(shù)字化的控制，具有參數(shù)可輸入功能。
US20070291890,公開了 一種片上系統(tǒng)(SOC， System on Chip )類型的
數(shù)字電源控制方案，可支持簡單的直流電源數(shù)字化控制，提供芯片級硬件基 礎(chǔ)。
US20060215644,公開了 一種帶數(shù)據(jù)輸入的開關(guān)電源控制電路方案，可 實(shí)現(xiàn)直流電源數(shù)字化控制，支持簡單的數(shù)據(jù)配置管理功能。
US20060022852、 US20090013199,公開了 一種集成有《鼓控制器的數(shù)字電源控制器方案，該控制器為一種芯片，提供硬件形式的數(shù)字電源控制開發(fā) 載體。
US20050134245,公開了 一種帶有模式生成器的開關(guān)電源數(shù)字控制方案， 采用已固化存儲好的預(yù)設(shè)模式，由用戶選擇完成簡單輸出驅(qū)動控制功能。
電源產(chǎn)品在相同和相近的應(yīng)用領(lǐng)域通常都有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其輸入和輸出特 性有比較統(tǒng) 一 的規(guī)格，但電源內(nèi)部的各部件則是由生產(chǎn)廠家自行開發(fā)設(shè)計， 提供出系列化的產(chǎn)品，為滿足不同用戶的特別需求，對于電源產(chǎn)品存在很多 特殊性定制。
通信用電源領(lǐng)域的現(xiàn)狀是不同規(guī)格的電源在控制部件中大多數(shù)技術(shù)方案 可以是相同的，少部分技術(shù)則需要差異化，上述的幾個專利都只是在電源控 制數(shù)字化某一方面的技術(shù)改進(jìn)，所提供的方案沒有擴(kuò)展性和通用性，未對共 用技術(shù)進(jìn)行開發(fā)構(gòu)建而形成平臺，故雖然滿足定制需求，但開發(fā)成本較高， 且開發(fā)周期較長。
在電源技術(shù)領(lǐng)域，基于處理器的集成開發(fā)平臺有如下一些解決方案
CN200510122963公開了 一種基于嵌入式加數(shù)字信號處理的電力電子數(shù) 字控制平臺，該平臺采用ARM (—個微處理器公司名稱)處理器加數(shù)字信 號處理器(DSP, Digital Signal Processor)的方案，提供了豐富的接口和模 塊，其使用領(lǐng)域包含電源產(chǎn)品的開發(fā)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且成本高昂。
CN200520078105 7>開了一種基于高速嵌入式數(shù)字信號處理的電力通用 數(shù)字控制平臺，該平臺采用ARM處理器加DSP的方案，提供了豐富的接口 和模塊，可用于電源產(chǎn)品的開發(fā)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且成本高昂。
JP 2008125316公開了 一種數(shù)字化交流-直流(AC-DC, Alternating Current-Direct Current) 兩級變換的開關(guān)電源，該方案采用樣i控制器實(shí)現(xiàn)電源的it字 控制，包含功率變換拓樸、信號采樣及驅(qū)動信號輸出，構(gòu)成了一種AC-DC 電源開發(fā)平臺，但其只限于一種類型的應(yīng)用，且采用微控制器的方案存在性 能不高且擴(kuò)展性不足的缺點(diǎn)。
綜上現(xiàn)有的數(shù)字化控制電源產(chǎn)品或電源開發(fā)平臺尚存在如下一些不足 電源控制數(shù)字化程度低，且性能不好，智能管理功能簡單，架構(gòu)復(fù)雜、成本高、開發(fā)周期長、使用不夠簡便以及擴(kuò)展性不強(qiáng)等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺，能夠 提高電源控制數(shù)字化程度及性能。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺， 包括平臺對外接口、輸入信號調(diào)理電路、功率驅(qū)動輸出電路、開關(guān)控制輸出
電路以及以數(shù)字信號控制器DSC為核心的最小系統(tǒng)，其中
平臺對外接口，分別與輸入信號調(diào)理電路、功率驅(qū)動輸出電路以及開關(guān) 控制輸出電路連接，用于至少作為開發(fā)平臺的輸入信號及輸出信號的接口 ；
輸入信號調(diào)理電路，用于對來自平臺對外接口的電源模擬信號和開關(guān)量 信號分別進(jìn)4f相應(yīng)的適配調(diào)理；
功率驅(qū)動輸出電路，用于對以DSC為核心的最小系統(tǒng)運(yùn)算輸出的功率管 開關(guān)控制信號，進(jìn)行驅(qū)動能力適配處理后輸出至平臺對外接口；
開關(guān)控制輸出電路，用于對以DSC為核心的最小系統(tǒng)運(yùn)算處理后發(fā)出的 多個開關(guān)控制信號進(jìn)行適配處理后輸出至平臺對外接口 ；
以DSC為核心的最小系統(tǒng)，用于在開發(fā)期間以DSC為核心處理器作為 嵌入式軟件的載體，承載嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境。
進(jìn)一步地，
以DSC為核心的最小系統(tǒng)承載嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境至少包括以DSC 為核心處理器，控制內(nèi)置的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和/或脈寬調(diào)制單元將輸入信號調(diào)理 電路調(diào)理輸出的電源模擬檢測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；對開關(guān)量信號進(jìn)行邏輯 判斷，以獲取人機(jī)交互命令、保護(hù)開關(guān)狀態(tài)、設(shè)置狀態(tài)以及其它檢測狀態(tài)中 的一種或多種；根據(jù)輸入信號運(yùn)算輸出功率管開關(guān)控制信號和多個開關(guān)控制 信號。
進(jìn)一步地，開發(fā)平臺還包括存儲器和通信信號處理電路，其中 存儲器，用于保存開發(fā)平臺的設(shè)置參數(shù)；
通信信號處理電路，分別與以DSC為核心的最小系統(tǒng)和存儲器連接，至少用于以DSC為核心的最小系統(tǒng)訪問存儲器；
以DSC為核心的最小系統(tǒng)承載嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境還包括訪問存儲器。
進(jìn)一步地，輸入信號調(diào)理電路包括模擬信號調(diào)理單元和開關(guān)信號調(diào)理單 元，其中
模擬信號調(diào)理單元，用于將包括電壓和/或電流的電源模擬檢測信號分別 進(jìn)行衰減、放大、偏置及限幅保護(hù)中的一種或多種適配調(diào)理，成為以DSC為 核心的最小系統(tǒng)可數(shù)字量化的模擬信號；
開關(guān)信號調(diào)理單元，用于將包括按鍵輸入、保護(hù)開關(guān)、跳線設(shè)置以及4全 測狀態(tài)的一種或多種的開關(guān)量信號分別進(jìn)行整形、電氣隔離、電平轉(zhuǎn)換及限 壓或限流保護(hù)中的 一種或多種適配調(diào)理，成為以DSC為核心的最小系統(tǒng)可邏 輯判斷的數(shù)字信號。
進(jìn)一步地，
功率驅(qū)動輸出電路輸出的功率管開關(guān)控制信號是脈沖寬度調(diào)制和/或脈 沖頻率調(diào)制形式的脈沖信號；
開關(guān)控制輸出電路對開關(guān)控制信號進(jìn)行的適配處理包括電平轉(zhuǎn)換處理和 /或驅(qū)動能力適配處理。
進(jìn)一步地，通信信號處理電路還與平臺對外接口連接，
存儲器，還用于通過平臺對外接口被平臺外的電源集中監(jiān)控模塊和/或其 它開發(fā)平臺訪問。
進(jìn)一步地，通信信號處理電路包括串行外圍設(shè)備接口 SPI通信處理單元， 用于作為以DSC為核心的最小系統(tǒng)的SPI端口的外延信道，對SPI通信信號 進(jìn)行包括電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離以及驅(qū)動能力的適配處理，以對不同存儲器進(jìn) 行訪問和/或與其它開發(fā)平臺進(jìn)行信息交互；
平臺對外接口，還與SPI通信處理單元連H用于作為開發(fā)平臺的SPI 通信信號的接口。
進(jìn)一步地，通信信號處理電路包括串行通信接口 SCI通信處理單元、控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN通信處理單元以及集成電路之間I2C通信處理單元中的一 種或多種，其中
SCI通信處理單元，用于作為以DSC為核心的最小系統(tǒng)的SCI端口的外 延信道，對SCI通信信號進(jìn)行包括電平轉(zhuǎn)換和電氣隔離的適配處理，以與其 它開發(fā)平臺和/或電源集中監(jiān)控模塊交互信息；
CAN通信處理單元，用于作為所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)的CAN端 口的外延信道，對CAN通信信號進(jìn)行包括電平轉(zhuǎn)換和電氣隔離適配處理， 以與其它開發(fā)平臺和/或電源集中監(jiān)控模塊進(jìn)行信息交互；
所述lt通信處理單元，用于作為所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)的I2C 端口的外延信道，對I2C通信信號進(jìn)行包括電平轉(zhuǎn)換和電氣隔離適配處理， 以訪問不同存儲器和/或與所述電源集中監(jiān)控模塊交互信息；
所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)承載所述嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境還包括 與其它控制單元和/或上位的電源集中監(jiān)控模塊進(jìn)行信息交互；
所述平臺對外接口，還與所述SCI通信處理單元、所述CAN通信處理 單元以及所述I2C通信處理單元中的一種或多種連接，用于作為開發(fā)平臺的 SPI通信信號、SCI通信信號以及I2C通信信號中的一種或多種接口 。
進(jìn)一步地，
以DSC為核心的最小系統(tǒng)，還用于在開發(fā)完成后固化嵌入式軟件，作為 控制單元與功率變換部件結(jié)合組成數(shù)字化電源設(shè)備，該控制單元通過通信信 號處理電路控制該數(shù)字化電源設(shè)備內(nèi)部各單元的協(xié)調(diào)工作；
存儲器，還用于保存該數(shù)字化電源設(shè)備的產(chǎn)品信息。
進(jìn)一步地，
以DSC為核心的最小系統(tǒng)還用于作為控制單元與其它數(shù)字化電源設(shè)備 的控制單元進(jìn)行信息交互，和/或接收電源集中監(jiān)控模塊的監(jiān)控。
采用本發(fā)明的電源^t字化控制開發(fā)平臺，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于使用了 集成度更高的DSC,具有高速數(shù)字信號處理和高效率邏輯處理能力，故有利
9于縮短產(chǎn)品研制周期，降低產(chǎn)品研制成本，以及提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。本發(fā)明將 傳統(tǒng)電源的模擬控制轉(zhuǎn)化為通過嵌入式軟件來實(shí)現(xiàn)的全數(shù)字化控制，提供了 多種適合于電源控制的外設(shè)控制端口 ，包括開關(guān)電源控制必需的輸入輸出端 口和多種類型的串行通信接口，因而擴(kuò)展性更強(qiáng)，適用于多種電源的控制部 件開發(fā)。并且，以軟件的形式實(shí)現(xiàn)的控制策略更靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬控制難 以做到的一些非線性控制策略，使開發(fā)出的電源產(chǎn)品的控制性能更好。對于 滿足不同用戶的差異化需求方面，在用戶的需求發(fā)生變化時只需更改嵌入式 軟件，而不需要重新設(shè)計電源的硬件，因此電源產(chǎn)品定制開發(fā)更方便，周期
更短，且成本更低廉；電源的信號量經(jīng)數(shù)字化處理后，便于后續(xù)的軟件運(yùn)算
處理和信息遠(yuǎn)距離傳輸，實(shí)現(xiàn)更豐富的智能化監(jiān)控管理，乃至實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的 遠(yuǎn)程監(jiān)控管理功能。
本發(fā)明與專利CN200510122963和CN200520078105所7>開的控制平臺 相比，僅需一種處理器和開發(fā)一套嵌入式軟件，故架構(gòu)更簡潔，占用電路板 空間小，由此產(chǎn)品穩(wěn)定性強(qiáng)，且使用簡便。


圖1是本發(fā)明的電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺在電源產(chǎn)品中的位置關(guān)系示意
圖2是圖1中所示的電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺實(shí)施例的原理框圖； 圖3是本發(fā)明的電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是本發(fā)明的電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺實(shí)施例的應(yīng)用實(shí)例框圖； 圖5是本發(fā)明應(yīng)用于兩級全數(shù)字整流器的控制部件應(yīng)用實(shí)例框圖； 圖6是本發(fā)明應(yīng)用于全數(shù)字在線式不間斷電源的控制部件應(yīng)用實(shí)例框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地闡述。以下實(shí)施例僅僅用于說明和解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對本發(fā)明^技術(shù)方案的限制。
以本發(fā)明提供的電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺作為載體進(jìn)行軟件開發(fā)，完成 后為數(shù)字化電源充當(dāng)控制部件，其關(guān)系如圖l所示?；诒景l(fā)明的電源數(shù)字
化控制開發(fā)平臺(簡稱開發(fā)平臺)101開發(fā)出嵌入式軟件103，該嵌入式軟件 103運(yùn)行代碼經(jīng)下載固化于開發(fā)平臺101，組合成為電源數(shù)字控制部件(或稱 控制單元)，再與功率變換部件102組成一個數(shù)字化電源系統(tǒng)。
如圖2所示，是圖1中所示的開發(fā)平臺101—實(shí)施例的原理框圖，該開 發(fā)平臺包括平臺對外接口、輸入信號調(diào)理電路、功率驅(qū)動輸出單元、通信信 號處理電路、以數(shù)字信號控制器(DSC, Digital Signal Controller)為核心的 最小系統(tǒng)(簡稱DSC最小系統(tǒng))以及存儲器，其中
平臺對外接口，分別與輸入信號處理電路、輸出信號處理電路及通信信 號處理電路連接，用于作為開發(fā)平臺對外輸入輸出信號的接口 DSC最小系 統(tǒng)；
輸入信號調(diào)理電路，用于對來自平臺對外接口的電源模擬信號和開關(guān)量 信號分別進(jìn)4于相應(yīng)的適配調(diào)理；
輸入信號調(diào)理電路進(jìn)一步包括模擬信號調(diào)理單元和開關(guān)信號調(diào)理單元， 其中
通過模擬信號調(diào)理單元將來自功率變換部件的各個傳感器輸出的電壓、 電流、溫度等一種或多種電源模擬檢測信號分別進(jìn)行衰減、放大、偏置及限 幅保護(hù)中的一種或多種適配調(diào)理，成為DSC最小系統(tǒng)可數(shù)字量化的模擬信
_弓—
通過開關(guān)信號調(diào)理單元將包括按4建輸入、保護(hù)開關(guān)、跳線設(shè)置以及其它 檢測狀態(tài)輸出信號中的一種或多種的開關(guān)量信號，分別進(jìn)行整形、電氣隔離、 電平轉(zhuǎn)換及限壓限流保護(hù)中的一種或多種適配調(diào)理，成為DSC最小系統(tǒng)可邏 輯判斷的數(shù)字信號。
功率驅(qū)動輸出電路，用于對DSC最小系統(tǒng)運(yùn)算處理后發(fā)出的功率管開關(guān) 控制信號，經(jīng)驅(qū)動能力適配處理后通過平臺對外接口輸出至功率變換部件；
ii功率管開關(guān)控制信號是脈沖寬度調(diào)制(PWM )和/或脈沖頻率調(diào)制(PFM) 形式的脈沖信號。
開關(guān)控制輸出電路，用于對DSC最小系統(tǒng)運(yùn)算處理后發(fā)出的多個開關(guān)控 制信號經(jīng)電平轉(zhuǎn)換和/或驅(qū)動能力適配處理后輸出至平臺對外接口 ，以控制功 率變換部件上的晶閘管和/或繼電器的動作。
通信信號處理電路，用于為DSC最小系統(tǒng)各類端口提供外延信道，對各 類端口的通信信號進(jìn)行適配處理后，輸出至平臺對外接口 ；
該適配處理包括電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離及驅(qū)動處理中的一種或多種。
通信信號包括在不同的存儲器和/或不同的控制單元(即嵌入式軟件運(yùn) 行代碼固化于開發(fā)平臺組合成的控制單元)之間傳送信息的各串行通信信號， 在不同電源單體的控制單元或與上位監(jiān)控處理單元之間進(jìn)行信息傳送的 CAN通信信號，以及在不同的存儲器或與上位監(jiān)控單元之間進(jìn)行信息傳送的 I2C通信信號。
DSC最小系統(tǒng)，用于在開發(fā)期間以DSC為核心部件作為嵌入式軟件的 載體，承載整個電源嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境；在開發(fā)完成后作為數(shù)字化電源 產(chǎn)品中的控制核心，通過通信接口控制內(nèi)部各單元的協(xié)調(diào)工作，并接受外部 電源監(jiān)控單元的集中監(jiān)控管理；
承載整個電源嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境是指，以DSC為核心處理器，控制 內(nèi)置的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和/或PWM單元將模擬信號調(diào)理單元調(diào)理輸出的電 源^t擬^r測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；對開關(guān)信號調(diào)理單元調(diào)理輸出的開關(guān)量信 號進(jìn)行邏輯判斷，以獲取人機(jī)交互命令、保護(hù)開關(guān)狀態(tài)、設(shè)置狀態(tài)以及其它 檢測狀態(tài)；根據(jù)輸入信號運(yùn)算輸出功率管開關(guān)控制信號和多個開關(guān)控制信號； 訪問存儲器，與其它控制單元和/或上位的電源集中監(jiān)控模塊進(jìn)行信息交互。
存儲器，用于作為非易失性數(shù)據(jù)存儲媒介，保存電源系統(tǒng)的規(guī)格設(shè)置參 數(shù)及產(chǎn)品信息。
在另一實(shí)施例中，功率驅(qū)動輸出單元和開關(guān)控制輸出單元可以合在一個 功率控制輸出電路中。如圖3虛線右邊實(shí)線框部分所示，是本發(fā)明提供的開發(fā)平臺實(shí)施例的具 體結(jié)構(gòu)框圖，該開發(fā)平臺其輸入信號處理電路包括模擬信號調(diào)理單元302、 開關(guān)信號調(diào)理單元303;輸出信號處理電路包括功率管驅(qū)動輸出單元304、開 關(guān)控制輸出單元305;通信信號處理電路包括串行外圍設(shè)備接口 (SPI, Serial Peripheral Interface)通信處理單元306、 串行通信接口 ( SCI ， Serial Communications Interface )通信處理單元307 、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN， Controller Area Network)通信處理單元308、通用輸入輸出單元309、以及 集成電路之間(I2C, Inter Integrated Circuit)通信處理單元311;存儲器是串 行EEPROM312，還有分別與各單元連接的平臺對外接口 301和DSC最小系 統(tǒng)310;其中
平臺對外接口 301中的模擬信號和數(shù)字信號分開排布，接口信號數(shù)量可 根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)要求進(jìn)行裁減選用；
模擬信號調(diào)理單元302，用于將來自平臺對外接口 201中需要測量和與 數(shù)字控制相關(guān)的電源模擬信號經(jīng)過衰減、放大、偏置及限幅保護(hù)等調(diào)理后， 輸出到DSC最小系統(tǒng)310;
電源模擬信號如電壓、電流、溫度等傳感器輸出的信號，這些信號用于 作為電源的各檢測參數(shù)輸入給DSC最小系統(tǒng)310進(jìn)行數(shù)字量化處理。
開關(guān)信號調(diào)理單元303，用于將來自平臺對外接口 301中的一些開關(guān)量 信號經(jīng)過電平適配轉(zhuǎn)換、信號整形、電氣隔離及限壓限流保護(hù)處理后，輸出 到DSC最小系統(tǒng)310;
開關(guān)量信號如按鍵輸入、保護(hù)開關(guān)、跳線設(shè)置、其它檢測狀態(tài)輸出等信 號，作為DSC最小系統(tǒng)310可進(jìn)行邏輯判斷的數(shù)字信號。
功率管驅(qū)動輸出單元304,用于將經(jīng)過DSC最小系統(tǒng)310處理后發(fā)出的 功率管開關(guān)控制信號進(jìn)行驅(qū)動能力適配處理后的脈沖信號輸出至平臺對外接 口 201;
該脈沖信號主要是脈寬調(diào)制(PWM, Pulse Wide Modulation )和脈頻調(diào) 制(PFM, Pulse Frequency Modulation)等形式的脈沖信號，通過平臺對外 接口 301輸出。開關(guān)控制輸出單元305，用于將DSC最小系統(tǒng)310處理后發(fā)出的控制信 號，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動能力適配處理后的信號輸出至平臺對外接口 301;
控制信號被進(jìn)行上述處理后的信號主要是電平信號，可用于控制繼電器、 晶閘管等的動作。
SPI通信處理單元306,用于為DSC最小系統(tǒng)310的SPI端口提供外延 信道，對SPI端口的通信信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換適配、電氣隔離及驅(qū)動放大等處 理后，輸出至平臺對外接口 301;
上述SPI端口的通信信號經(jīng)處理后用于在不同的控制單元或存儲單元之 間傳送信息。
SCI通信處理單元307，用于為DSC最小系統(tǒng)310的SCI端口提供外延 信道，對SCI端口的通信信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換適配(如RS-232或RS-485等) 和電氣隔離處理后，輸出至平臺對外接口 301;
上述SCI端口的通信信號經(jīng)處理后用于在不同的控制單元或上位監(jiān)控處 理單元之間傳送信息。
CAN通信處理單元308,用于為DSC最小系統(tǒng)310的CAN端口^是供外 延高速信道，對CAN端口的通信信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換適配、完成TTL電平到 CAN通信差分信號的轉(zhuǎn)換和電氣隔離處理后，輸出至平臺對外接口 301;
上述CAN端口的通信信號經(jīng)處理后用于實(shí)現(xiàn)多主機(jī)CAN總線通信網(wǎng) 絡(luò)，在不同的控制單元、電源單體或上位監(jiān)控處理單元之間傳送信息。
通用輸入輸出單元309,用于為DSC最小系統(tǒng)310的通用輸入輸出端口 提供外延通信信道；
上述通用輸入輸出單元309可用于擴(kuò)展輸入或輸出端口 ，必要時作為開 關(guān)信號調(diào)理單元303和開關(guān)控制輸出單元305的補(bǔ)充。
DSC最小系統(tǒng)310,用于以DSC為核心部件作為嵌入式軟件的載體，包 含DSC及時鐘產(chǎn)生、復(fù)位控制電路，并內(nèi)置ADC、 PWM兩種電源數(shù)字控制 所用的模塊以及SPI、 SCI、 I2C、 CAN 4種串行通信控制模塊；承載整個電 源嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境；I2C通信處理單元311,用于為DSC最小系統(tǒng)310的I2C端口提供外延 通信信道；
上述I2C端口信號用于實(shí)現(xiàn)多主機(jī)總線式低速率通信，在不同的存儲單 元或上位監(jiān)控單元之間傳送信息。
串行EEPROM312,用于作為非易失性數(shù)據(jù)存儲部件，為電源系統(tǒng)提供 規(guī)格設(shè)置參數(shù)、產(chǎn)品信息保存的媒介；
該EEPROM選用接口線少、便于總線式擴(kuò)展以及低成本的串朽-EEPROM。
圖3所示的開發(fā)平臺實(shí)施例的一個具體應(yīng)用實(shí)例如圖4所示，圖3所示 的各單元在圖4中以具體電路對應(yīng)實(shí)現(xiàn)，其中
單元401為一個連接器件；
單元402為8路差分信號放大電路，該放大電路帶直流偏置；
單元403為8路分壓限流電路，分壓采用電阻分壓；
單元404為8路緩沖驅(qū)動限流電路，采用20mA緩沖驅(qū)動及電阻限流；
單元405為8路驅(qū)動電路，采用集電極開路的驅(qū)動電路；
單元406為4路光電隔離電路，用于作為DSC最小系統(tǒng)410的SPI端口
單元407為2路光電隔離電路，用于作為RS-232電平轉(zhuǎn)換電路；
單元408為2路光電隔離電路，采用高速光電耦合器件，用于作為CAN 總線收發(fā)器；
單元409為8路雙向限流電路，采用4mA電阻限流，用于作為DSC最 小系統(tǒng)410的通用輸入輸出接口的外延信道；
單元410為DSC最小系統(tǒng)，采用TI公司DSC產(chǎn)品或Freescale公司DSC
產(chǎn)品;
單元411為雙向限流上拉電路，采用4mA電阻限流，用于作為DSC最小系統(tǒng)410的I2C端口提供外延通信信道； 單元412為串行EEPROM。
運(yùn)用本發(fā)明的開發(fā)平臺開發(fā)的一個通信用兩級式(即前后兩級)整流器 的應(yīng)用實(shí)例如圖5所示，基于本發(fā)明的開發(fā)平臺501進(jìn)行軟件開發(fā)，完成后 將所開發(fā)的軟件運(yùn)行代碼加載到DSC中，與開發(fā)平臺的硬件形式或優(yōu)化開發(fā) 后的硬件形式結(jié)合，作為數(shù)字控制部件，其中包括用于控制前級功率因數(shù)校 準(zhǔn)(PFC, Power Factor Correction)整流變換器504的前級控制部件502和 用于控制后級直流-直流(DC-DC )功率變換器505的后級控制部件503;再 以相對應(yīng)的功率變換部件組合，功率變換部件包括前級PFC整流變換器504 和后級DC-DC功率變換器505;前、后兩級之間通過開發(fā)平臺501所提供的 內(nèi)部通信接口 (譬如圖3或圖4中的DSC最小系統(tǒng)提供的通信接口 )交互數(shù) 據(jù)信息，從而完成整個整流器產(chǎn)品數(shù)字化控制的開發(fā)。
運(yùn)用本發(fā)明的開發(fā)平臺開發(fā)的一個通信用在線式雙變換不間斷電源的應(yīng) 用實(shí)例如圖6所示，基于本發(fā)明述的開發(fā)平臺601進(jìn)行軟件開發(fā)，完成后將 所開發(fā)的軟件運(yùn)行代碼加載到DSC中，與開發(fā)平臺的硬件形式或優(yōu)化開發(fā)后 的硬件形式結(jié)合，作為數(shù)字控制部件，其中包括用于控制前級PFC整流變換 器604的前級整流控制部件602和用于控制后級DC-AC功率變換器605的 后級逆變控制部件603;再以相對應(yīng)的功率變"l奐部件組合，功率變換部件包 括前級PFC整流變換器604和后級DC-AC功率變換器605;兩級之間通過 開發(fā)平臺601所提供的內(nèi)部通信接口交互數(shù)據(jù)信息，從而完成整個不間斷電 源產(chǎn)品數(shù)字化控制的開發(fā)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺，包括平臺對外接口、輸入信號調(diào)理電路、功率驅(qū)動輸出電路、開關(guān)控制輸出電路以及以數(shù)字信號控制器DSC為核心的最小系統(tǒng)，其中所述平臺對外接口，分別與所述輸入信號調(diào)理電路、所述功率驅(qū)動輸出電路以及所述開關(guān)控制輸出電路連接，用于至少作為所述開發(fā)平臺的輸入信號及輸出信號的接口；所述輸入信號調(diào)理電路，用于對來自所述平臺對外接口的電源模擬信號和開關(guān)量信號分別進(jìn)行相應(yīng)的適配調(diào)理；所述功率驅(qū)動輸出電路，用于對所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)運(yùn)算輸出的功率管開關(guān)控制信號，進(jìn)行驅(qū)動能力適配處理后輸出至所述平臺對外接口；所述開關(guān)控制輸出電路，用于對所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)運(yùn)算處理后發(fā)出的多個開關(guān)控制信號進(jìn)行適配處理后輸出至所述平臺對外接口；所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)，用于在開發(fā)期間以所述DSC為核心處理器作為嵌入式軟件的載體，承載所述嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境。
2、 按照權(quán)利要求1所述的開發(fā)平臺，其特征在于，所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)承載所述嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境至少包 括以所述DSC為核心處理器，控制內(nèi)置的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和/或脈寬調(diào)制單元 將所述輸入信號調(diào)理電路調(diào)理輸出的電源模擬檢測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；對 所述開關(guān)量信號進(jìn)行邏輯判斷，以獲取人機(jī)交互命令、保護(hù)開關(guān)狀態(tài)、設(shè)置 狀態(tài)以及其它檢測狀態(tài)中的一種或多種；根據(jù)輸入信號運(yùn)算輸出所述功率管 開關(guān)控制信號和所述多個開關(guān)控制信號。
3、 按照權(quán)利要求2所述的開發(fā)平臺，其特征在于，還包括存儲器和通 信信號處理電路，其中所述存儲器，用于保存所述開發(fā)平臺的設(shè)置參數(shù)；所述通信信號處理電i 各，分別與所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)和所述存 儲器連接，至少用于所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)訪問所述存儲器；所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)承載所述嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境還包括訪問存儲器。
4、 按照權(quán)利要求1所述的開發(fā)平臺，其特征在于，所述輸入信號調(diào)理 電路進(jìn)一步包括模擬信號調(diào)理單元和開關(guān)信號調(diào)理單元，其中所述模擬信號調(diào)理單元，用于將包括電壓和/或電流的電源模擬檢測信號 分別進(jìn)行衰減、放大、偏置及限幅保護(hù)中的一種或多種適配調(diào)理，成為所述 以DSC為核心的最小系統(tǒng)可數(shù)字量化的模擬信號；所述開關(guān)信號調(diào)理單元，用于將包括按鍵輸入、保護(hù)開關(guān)、跳線設(shè)置以 及^r測狀態(tài)的一種或多種的開關(guān)量信號分別進(jìn)行整形、電氣隔離、電平轉(zhuǎn)換 及限壓或限流保護(hù)中的一種或多種適配調(diào)理，成為所述以DSC為核心的最小 系統(tǒng)可邏輯判斷的數(shù)字信號。
5、 按照權(quán)利要求1所述的開發(fā)平臺，其特征在于，所述功率驅(qū)動輸出電路輸出的功率管開關(guān)控制信號是脈沖寬度調(diào)制和/ 或脈沖頻率調(diào)制形式的脈沖信號；所述開關(guān)控制輸出電路對所述開關(guān)控制信號進(jìn)行的適配處理包括電平轉(zhuǎn) 換處理和/或驅(qū)動能力適配處理。
6、 按照權(quán)利要求2所述的開發(fā)平臺，其特征在于，所述通信信號處理 電路還與所述平臺對外接口連接，所述存儲器，還用于通過所述平臺對外接口被所述平臺外的電源集中監(jiān) 控模塊和/或其它開發(fā)平臺訪問。
7、 按照權(quán)利要求2所述的開發(fā)平臺，其特征在于，所述通信信號處理 電路包括串行外圍設(shè)備接口 SPI通信處理單元，用于作為所述以DSC為核心 的最小系統(tǒng)的SPI端口的外延信道，對SPI通信信號進(jìn)行包括電平轉(zhuǎn)換、電 氣隔離以及驅(qū)動能力的適配處理，以對不同存儲器進(jìn)行訪問和/或與其它開發(fā) 平臺進(jìn)行信息交互；所述平臺對外接口，還與所述SPI通信處理單元連接，用于作為所述開 發(fā)平臺的SPI通信信號的接口 。
8、 按照權(quán)利要求2所述的開發(fā)平臺，其特征在于，所述通信信號處理 電路包括串行通信接口 SCI通信處理單元、控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN通信處理單元以及集成電路之間fC通信處理單元中的一種或多種，其中所述SCI通信處理單元，用于作為所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)的SCI 端口的外延信道，對SCI通信信號進(jìn)行包括電平轉(zhuǎn)換和電氣隔離的適配處理， 以與其它開發(fā)平臺和/或電源集中監(jiān)控模塊交互信息；所述CAN通信處理單元，用于作為所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)的 CAN端口的外延信道，對CAN通信信號進(jìn)行包括電平轉(zhuǎn)換和電氣隔離適配 處理，以與其它開發(fā)平臺和/或所述電源集中監(jiān)控模塊進(jìn)行信息交互；所述^C通信處理單元，用于作為所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)的I2C 端口的外延信道，對I2C通信信號進(jìn)行包括電平轉(zhuǎn)換和電氣隔離適配處理， 以訪問不同存儲器和/或與所述電源集中監(jiān)控模塊交互信息；所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)承載所述嵌入式4欠件的運(yùn)行環(huán)境還包括 與其它控制單元和/或上位的電源集中監(jiān)控模塊進(jìn)行信息交互；所述平臺對外接口，還與所述SCI通信處理單元、所述CAN通信處理 單元以及所述I2C通信處理單元中的一種或多種連接，用于作為所述開發(fā)平 臺的通4言4妄口 。
9、 按照權(quán)利要求3至8任一項(xiàng)所述的開發(fā)平臺，其特征在于，所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)，還用于在開發(fā)完成后固化所述嵌入式軟 件，作為控制單元與功率變換部件結(jié)合組成數(shù)字化電源設(shè)備，所述控制單元 通過所述通信信號處理電路控制所述數(shù)字化電源設(shè)備內(nèi)部各單元的協(xié)調(diào)工作；所述存儲器，還用于保存所述數(shù)字化電源設(shè)備的產(chǎn)品信息。
10、 按照權(quán)利要求9所述的開發(fā)平臺，其特征在于，所述以DSC為核心的最小系統(tǒng)還用于作為所述控制單元與其它數(shù)字化 電源設(shè)備的所述控制單元進(jìn)行信息交互，和/或接收電源集中監(jiān)控模塊的監(jiān) 控。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種電源數(shù)字化控制開發(fā)平臺，包括平臺對外接口，至少作為開發(fā)平臺的輸入信號及輸出信號的接口；輸入信號調(diào)理電路，對來自平臺對外接口的電源模擬信號和開關(guān)量信號分別進(jìn)行相應(yīng)的適配調(diào)理；功率驅(qū)動輸出電路，對DSC最小系統(tǒng)運(yùn)算輸出的功率管開關(guān)控制信號進(jìn)行驅(qū)動能力適配處理后輸出至平臺對外接口；開關(guān)控制輸出電路，對DSC最小系統(tǒng)運(yùn)算輸出的多個開關(guān)控制信號進(jìn)行適配處理后輸出至平臺對外接口；DSC最小系統(tǒng)，在開發(fā)期間以DSC為核心處理器作為嵌入式軟件的載體，承載嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制，擴(kuò)展性強(qiáng)，且控制性能好。
文檔編號H02M1/00GK101630897SQ20091016260
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者張南山, 川 賀 申請人:中興通訊股份有限公司