CN101858940A - 输出阻抗测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种输出阻抗测量装置及方法，用以测量一待测主动元件的输出阻抗，其包含：一可控制电流单元，通过改变其内部元件的参数，进而控制流经过的一拉载电流信号的波形与大小；一信号处理单元，输出一控制信号，可控制电流单元依据控制信号改变内部元件的参数；一电流测量电路，用以测量拉载电流信号，并将拉载电流信号传送至信号处理单元；以及一电压测量电路，用以测量待测主动元件拉载前后的电压信号，并将该两笔电压信号传送至信号处理单元；信号处理单元利用拉载电流信号以及该两笔电压信号进行分析后，即可求得待测主动元件的输出阻抗值。

Description

输出阻抗测量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种关于阻抗测量方法及装置，特别是可以测量所有交直流类型的电源产品的输出阻抗，其为利用待测元件因输出阻抗流过拉载电流所造成输出的电压变化来分析其输出阻抗的测量方法与装置。

背景技术

传统的阻抗测量装置，例如：电感/电容/电阻仪表(LCR Meter)，虽然可以测量被动元件的阻抗特性，但是若要测量电源供应器等主动元件的输出阻抗却十分困难。在传统测量方式上，如：网络/频谱/阻抗分析仪(Network/Spectrum Impedance Analyzer)，虽然可以测量出电源供应器的输出阻抗，但实际操作的时候仍需外接变压器、电容等装置的辅助才能测量。

由于一般电源产品，其输出皆具有一定的阻抗值，而在使用的时候也会因为不同待测物的不同阻抗值导致应用上整体的操作特性会受到影响，若在设计产品时没有考虑该交流电源的输出阻抗，容易造成整体系统操作的不稳定，严重时更会产生震荡甚至机体爆炸。

因此为避免以上所叙述的危险情形发生，并保持电子产品的稳定性，需要设计一种得以直接测量输出阻抗值的装置。

本发明将待测物、电压与电流测量以及分析系统结合，架构出一个可通过直接拉载电流并分析待测物输出电压的装置，实现直接测量待测物输出阻抗的目的。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题与目的：

传统技术在待测物为主动元件的测量上，没有可以直接测量其输出阻抗的工具及方法，但若是直接忽视或粗估该待测物的输出阻抗下，容易造成电路的不稳定甚至发生产品内部烧毁的危险。过去利用网络/频谱/阻抗分析仪测量，又因需要外加其他的元件及装置辅助才能得到输出阻抗值，相当不方便，且若要得到输出阻抗的数值，其输出波形须经十个周期以上才能有较准确的数值，缺乏效率。

由上述所提的因素，本发明希望达到当待测物为主动元件时，可以不需要外加其他元件，直接得到输出阻抗的技术及装置，且能在更短的周期得到该待测物的输出阻抗值。

本发明可以单独作为阻抗测量器，或者是成为交流、直流电子负载产品上的其中的一个功能，即可直接测量电源相关产品的输出阻抗。

本发明解决问题的技术手段：

本发明为一种输出阻抗测量方法及装置，用以测量一待测主动元件的一输出阻抗值，该输出阻抗测量装置包含：一可控制电流单元、一信号处理单元、一电流测量电路、以及一电压测量电路。

将上述元件暨待测主动元件彼此电性连接后，使信号处理单元输出一控制信号至可控制电流单元，可控制电流单元将依据控制信号调整其内部元件参数值，而改变该等参数值能够控制一拉载电流信号的波形与大小，拉载电流信号是指流经过可控制电流单元的电流，我们会通过调整控制信号使得待测主动元件输出我们预期中的拉载电流信号。

首先测量待测主动元件的原始电压信号，以及使信号处理单元输出适当的控制信号，用以设定拉载电流信号的波形及大小，开启该可控制电流单元，令其对待测主动元件拉载我们所要求的电流，再次测量该待测主动元件的一测试电压信号。

由于该拉载电流信号的产生，使得该待测主动元件的输出电压会因内部输出阻抗影响而产生变化，此时的电压即为该测试电压信号，因此依据该测试电压信号与该原始电压信号之间的电压变化，以及该拉载电流信号，再利用傅立叶分析，便能解析出该输出阻抗值。

本发明对照现有技术的有益效果：

本发明的一种关于输出阻抗测量方法及装置具有以下优点：

1.提供产品操作时待测物输出状况的参考，避免因忽略输出阻抗，造成电路不稳或机体爆炸等危险；该待测物为主动元件。

2.可以直接得到阻抗值，不需要外接其他元件或装置。

3.仅需输出波形的半个周期即可，提升工作效率。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下实施例及附图作进一步说明。

附图说明

为使本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图详细说明如下：

图1为本发明的输出阻抗测量装置示意图；以及

图2为本发明的输出阻抗测量方式流程图。

其中，附图标记

输出阻抗测量装置1

待测主动元件    10

信号处理单元    11

可控制电流单元  12

电流测量电路    14

电压测量电路    15

显示模块        16

具体实施方式

请参考图1，其为本发明的一输出阻抗测量装置1示意图，用以测量一待测主动元件10的一输出阻抗。

输出阻抗测量装置1由一信号处理单元11、一可控制电流单元12、一电流测量电路14以及一电压测量电路15所组成，并可具有一显示模块16。

信号处理单元11分别与可控制电流单元12、电流测量电路14、电压测量电路15以及显示模块16电性连接。可控制电流单元12分别与待测主动元件10以及电流测量电路14连接。电流测量电路14同样连接待测主动元件10。电压测量电路15另有两端，皆直接地连接到待测主动元件10。

可控制电流单元12可以是一个电子负载，其内部具有电流放大器等元件，通过所述电流放大器等元件的参数改变，可以决定拉载电流信号的大小及波形。一控制信号是由信号处理单元11产生，该控制信号会传送到可控制电流单元12内，而该控制信号可以改变可控制电流单元12内元件的参数，使得拉载电流信号的波形及大小皆符合使用者的期望。

举例来说，当使用者希望能够产生5安培的拉载电流信号时，使用者可先对信号处理单元11输入一指令，以拉载一5安培的拉载电流信号；信号处理单元11会自动判断可控电流单元12内部元件于此时所应该对应的参数，然后输出控制信号。此控制信号内含所述对应的参数，可控电流单元12便依照控制信号调整内部元件的参数，以拉载一个5安培的拉载电流信号。

电流测量电路14是用以测量电流信号，电压测量电路15则是用以测量待测主动元件10的电压信号，电流测量电路14与电压测量电路15皆将测量结果传送至信号处理单元11。

显示模块16用以显示测量到的电压信息、电流信息、测试状态以及分析结果等。其为具有显示能力的面板及其组成电路，可由一液晶显示器(Liquid Crystal Display；LCD)或一发光二极管模块(Light Emitting Diode；LED)或一有机发光二极管模块(Organic Light Emitting Diode；OLED)构成。

当信号处理单元11接收到信号时，将对所接收到的电压信号以及电流信号进行傅立叶分析，再计算出待测主动元件10的输出阻抗值，并将计算结果传送至显示模块16，由显示模块16显示出测量结果。信号处理单元11可以是一个数字信号处理单元(Digital Signal Process Unit；DSP Unit)、一微控制器(Microcontroller Unit；MCU)、一微处理器(Microprocessor Unit；MPU)或一系统级芯片(System-on-a-chip；SoC或SOC)。

请参考图2，其为本发明的输出阻抗测量方法流程图，本发明的方法用以测量待测主动元件的输出阻抗，将所有元件连接完成后，进行下列步骤：

测量待测主动元件10的一原始电压信号。(S101)

开启可控制电流单元12。(S102)

输出一控制信号，控制信号控制可控制电流单元12要求待测主动元件10输出一拉载电流信号。(S103)

测量拉载电流信号。(S104)

再次测量待测主动元件10的电压，取得一测试电压信号。(S105)

分析原始电压信号与测试电压信号的电压变化值，以及分析拉载电流信号的电流变化值。(S106)

分析电压变化值以及电流变化值，利用傅立叶分析后求得输出阻抗。(S107)

步骤S101以及步骤S105中，皆是利用电压测量电路15量得原始电压信号与测试电压信号，并将测量结果传至信号处理单元11。

由于拉载电流信号是由待测主动元件10所提供，因此当拉载电流信号产生的时候，待测主动元件会因此电流信号流过其输出阻抗而使得待测主动元件10的输出电压产生变化。换句话说，尚未开启可控制电流单元12时所测量到的原始电压信号，与开启可控制电流单元12后所测量到的测试电压信号，此两电压信号的波形将不相同，信号处理单元11通过对比原始电压信号与测试电压信号的波形图，计算出一电压变化值，再利用电压变化值与拉载电流信号，便能够求得输出阻抗。

依据上述，使用本发明的输出阻抗测量装置1，可测量待测主动元件10的输出阻抗值，若能在产品操作时将该阻抗效应考虑进去，即可避免因忽略输出阻抗，造成电路不稳或机体爆炸等危险；待测主动元件10可为直流元件或交流元件。

另外，本发明的输出阻抗测量方法及装置1，在与待测主动元件10相连接后，可以直接得到测量的输出阻抗值，不需要外接其他元件或装置。且测量时间仅需要输出波形的半个周期即可，可提升工作效率。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种输出阻抗测量装置，用以测量一待测元件的输出阻抗，其特征在于，该输出阻抗测量装置包含：

一可控制电流单元，通过调整内部元件参数，进而控制通过的一拉载电流信号的波形及大小，且该可控制电流单元的一端与该待测元件连接；

一信号处理单元，与该可控制电流单元连接，输出一控制信号，该可控制电流单元依该控制信号调整该拉载电流信号，且该信号处理单元具有分析信号的功能；

一电流测量电路，其一端与该可控制电流单元的另一端连接，其另一端与该待测元件连接，且该电流测量电路亦与该信号处理单元连接，该电流测量电路用以测量该拉载电流信号，并将该拉载电流信号传送至该信号处理单元；以及

一电压测量电路，其两端分别连接该待测元件，且与该信号处理单元连接，该电压测量电路用以测量该待测元件的电压信号，并将该电压信号传送至该信号处理单元；

其中，该信号处理单元通过因该拉载电流信号流过该待测元件的输出阻抗所造成的该电压变化值及该拉载电流信号来分析以获得该待测元件的输出阻抗值。

2.根据权利要求1所述的输出阻抗测量装置，其特征在于，该装置还包含一显示模块，与该信号处理单元相连接，用以显示一分析结果。

3.根据权利要求1所述的输出阻抗测量装置，其特征在于，该信号处理单元，为一数字信号处理单元。

4.根据权利要求1所述的输出阻抗测量装置，其特征在于，该待测元件为一交流电源。

5.根据权利要求1所述的输出阻抗测量装置，其特征在于，该待测元件为一直流电源。

6.一种输出阻抗测量方法，用以测量一待测主动元件的一输出阻抗，其特征在于，其步骤包含：

a.测量该待测主动元件的一原始电压信号；

b.开启一可控制电流单元；

c.输出一控制信号以控制该可控制电流单元要求待测主动元件输出一拉载电流信号；

d.测量该拉载电流信号；

e.测量此时该待测主动元件的一测试电压信号；

f.分析该原始电压信号与该测试电压信号的一电压变化值，以及分析该拉载电流信号的一电流变化值；以及

g.分析该电压变化值以及该电流变化值，计算后求得该输出阻抗。

7.根据权利要求6所述的输出阻抗测量方法，其特征在于，该控制信号由一信号处理单元产生。

8.根据权利要求6所述的输出阻抗测量方法，其特征在于，该可控制电流单元依据该控制信号，调整其内部元件的参数，进而控制该拉载电流信号的大小及波形。

9.根据权利要求6所述的输出阻抗测量方法，其特征在于，该待测主动元件为一交流电源。

10.根据权利要求6所述的输出阻抗测量方法，其特征在于，该待测主动元件为一直流电源。

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