CN102253256B - 一种大功率电源负载仪 - Google Patents

Abstract

一种大功率电源负载仪，可以在恒压、恒流、恒阻模式之间进行切换，可满足各种电源的检测需求。其是一种实用的电源负载仪，只需用简单的电路及元件即可实现多种模式负载功能，可以根据测试的需要转换，恒流、恒压、恒阻3种状态，能很好的解决大功率设备在测试中的负载需求。本发明利用MOS管与锰铜丝电阻组成负载回路，利用电流比较器进行电流精度控制，本发明利用一组转换开关来在恒阻，恒压、恒流三种模式之间进行模式转换。本发明能达到很高的电流精度和稳定性，能满足所有设备的测试要求，每种模式都是用一个多圈电位器来进行调节电流、电压、电阻的大小，本发明在使用时还可以在输入端增加一个电流表和电压表，来监测负载仪的工作情况。

Description

一种大功率电源负载仪

技术领域

本发明公开一种电源测试仪器，特别是一种大功率电源负载仪。

背景技术

随着电子、电气的技术不断发展和进步，电源在人们日常生活的应用也越来越广泛。一般的电子产品在生产后都需要对其进行检测，以保证出厂的产品的质量，随着电源的种类和形式的多样化，用于检测电源用的负载的形式也越来越复杂，根据电源的种类的不同，有些电源在检测时需要恒流模式的负载，有些电源在检测时需要恒压模式的负载，有些电源在检测时需要恒阻模式的负载，由于目前的电源检测时对负载的要求越来越多，且越来越高，现有技术中用于检测电源用的负载已经逐渐不能满足电源检测的需求。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的检测电源用的负载不满足电源检测的需求的缺点，本发明提供一种新的大功率电源负载仪，其可以在恒压、恒流、恒阻模式之间进行切换，可满足各种电源的检测需求。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种大功率电源负载仪，其包括恒阻模式基准电压模块、恒压恒流模式基准电压模块、控制单元、第一转换开关S1和第二转换开关S2，第一转换开关S1控制恒阻模式基准电压模块与控制单元连接，第二转换开关S2控制恒压恒流模式基准电压模块与控制单元连接，所述的控制单元包括电流比较模块、负载回路模块、分压模块和第三转换开关，所述的负载回路模块包括串联在负载仪输入端和地之间的开关管Q1和电阻R19，所述的分压模块包括串联在负载仪输入端和地之间的电阻R6和电阻R8，所述的恒阻模式基准电压模块或恒压恒流模式基准电压模块输入基准电压给电流比较模块的同相输入端，电流比较模块控制开关管Q1通断，第三转换开关控制电流比较模块的反相输入端与开关管Q1和电阻R19的公共端连接，形成恒流模式负载仪，或者第三转换开关控制电流比较模块的反相输入端与电阻R6和电阻R8的公共端连接，形成恒压模式负载仪。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的恒阻模式基准电压模块包括电压跟随器U1B、电阻R9和电位器RT2,电阻R9和电位器RT2串联在负载仪输入端和地之间，电位器RT2的中间抽头连接在电压跟随器U1B的同相输入端上，电压跟随器U1B的反相输入端连接在电压跟随器U1B的输出端上，电压跟随器U1B输出基准电压给电流比较模块。

所述的恒阻模式基准电压模块还包括线性校正模块，线性校正模块包括电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26和三极管Q5，电阻R23、三极管Q5和电阻R24与电阻R9并联，电阻R25和电阻R26与电阻R9并联，三极管Q5的发射极经过电阻R24连接在电阻R9和电位器RT2的公共端上。

所述的恒压恒流模式基准电压模块包括电压跟随器U2B、电位器RT1和基准源，电位器RT1连接在基准源和地之间，基准源输出基准电压给电位器RT1，电位器RT1的中间抽头连接在电压跟随器U2B的同相输入端上，电压跟随器U2B的反相输入端连接在电压跟随器U2B的输出端上，电压跟随器U2B输出基准电压给电流比较模块。

所述的基准源包括电阻R1和三端稳压器U7，电阻R1和三端稳压器U7串联连接在+5V电源和地之间，三端稳压器U7的控制端连接在电阻R1和三端稳压器U7的公共端上，电阻R1和三端稳压器U7的公共端输出基准电压给电位器RT1。

所述的控制单元设有一组以上，各个控制单元并联连接，恒阻模式基准电压模块和恒压恒流模式基准电压模块分别输出基准电压给各个控制单元。

本发明的有益效果是：本发明是一种实用的电源负载仪，只需用简单的电路及元件即可实现多种模式负载功能，可以根据测试的需要转换，恒流、恒压、恒阻3种状态，能很好的解决大功率设备在测试中的负载需求。本发明利用MOS管与锰铜丝电阻组成负载回路，利用电流比较器进行电流精度控制，本发明利用一组转换开关来在恒阻，恒压、恒流三种模式之间进行模式转换。本发明能达到很高的电流精度和稳定性，能满足所有设备的测试要求，每种模式都是用一个多圈电位器来进行调节电流、电压、电阻的大小，本发明在使用时还可以在输入端增加一个电流表和电压表，来监测负载仪的工作情况。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明功能方框图。

图2为本发明电路原理图。

图3为本发明恒流模式下电路原理图。

图4为本发明恒压模式下电路原理图。

图5为本发明恒阻模式下电路原理图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图1和附图2，本发明主要包括恒阻模式基准电压模块、恒压恒流模式基准电压模块、控制单元、第一转换开关S1和第二转换开关S2，第一转换开关S1控制恒阻模式基准电压模块与控制单元连接，当恒阻模式基准电压模块与控制单元连接时，本发明工作在恒阻模式下，第二转换开关S2控制恒压恒流模式基准电压模块与控制单元连接，当恒压恒流模式基准电压模块与控制单元连接时，本发明工作在恒压模式或恒流模式下。本实施例中，第一转换开关S1和第二转换开关S2为两个独立的开关，具体实施时，第一转换开关S1和第二转换开关S2也可以采用一个双掷开关替换。本实施例中，控制单元设有一组以上，各个控制单元并联连接，恒阻模式基准电压模块和恒压恒流模式基准电压模块分别输出基准电压给各个控制单元。本实施例中，以四组控制单元为例进行具体说明，具体实施时，也可以根据实际需要设置成其他具体数量。下面以四组控制单元中的第一组为例，对控制单元的电路结构进行具体说明，其他组的控制单元的电路结构与第一组的相同。本实施例中，控制单元主要包括电流比较模块、负载回路模块、分压模块和第三转换开关S3，本实施例中，负载回路模块包括串联在负载仪输入端IV+和地之间的开关管Q1和电阻R19，本实施例中的电阻R19采用锰铜丝电阻，本实施例中，分压模块包括串联在负载仪输入端IV+和地之间的电阻R6和电阻R8，恒阻模式基准电压模块或恒压恒流模式基准电压模块输入基准电压给电流比较模块的同相输入端，电流比较模块控制开关管Q1通断，第三转换开关控制电流比较模块的反相输入端与开关管Q1和电阻R19的公共端连接，形成恒流模式负载仪，或者第三转换开关控制电流比较模块的反相输入端与电阻R6和电阻R8的公共端连接，形成恒压模式负载仪。本实施例中，开关管Q1的控制端与地之间还连接有电阻R7，电阻R7为开关管Q1的下偏电阻，可以加速开关管Q1截止。本实施例中，恒阻模式基准电压模块包括电压跟随器U1B、电阻R9和电位器RT2,电阻R9和电位器RT2串联在负载仪输入端IV+和地之间，电位器RT2的中间抽头连接在电压跟随器U1B的同相输入端上，电压跟随器U1B的反相输入端连接在电压跟随器U1B的输出端上，电压跟随器U1B输出基准电压给电流比较模块，本实施例中，电流比较模块采用电流比较器U3B。本实施例中，电位器RT2的中间抽头与地之间还连接有滤波电容C3，电压跟随器U1B输出端与电流比较模块之间连接有滤波电容C4，滤波电容C4一端连接在电压跟随器U1B输出端与电流比较模块之间，另一端接地。本实施例中，恒阻模式基准电压模块还包括线性校正模块，线性校正模块包括电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26和三极管Q2，电阻R23、电阻R25和电阻R26依次串联连接，串联连接的电阻R23、电阻R25和电阻R26一端连接在负载仪输入端IV+上，另一端连接在电位器RT2的中间抽头上，三极管Q2的基极连接在电阻R25和电阻R26的公共端上，三极管Q2的集电极连接在电阻R23和电阻R25的公共端上，三极管Q2的发射极经过电阻R24连接在电阻R9和电位器RT2的公共端上。本实施例中，恒压恒流模式基准电压模块包括电压跟随器U2B、电位器RT1和基准源，电位器RT1连接在基准源和地之间，基准源输出基准电压给电位器RT1，电位器RT1的中间抽头连接在电压跟随器U2B的同相输入端上，本实施例中，电位器RT1与地之间连接有滤波电容C2，电压跟随器U2B的反相输入端连接在电压跟随器U2B的输出端上，电压跟随器U2B输出基准电压给电流比较模块，本实施例中，电流比较模块采用电流比较器U3B，电压跟随器U2B输出端与电流比较器U3B的同相输入端之间连接有滤波电容C4，滤波电容C4一端连接在电压跟随器U2B输出端与电流比较器U3B的同相输入端之间，另一端接地。本实施例中，基准源包括电阻R1和三端稳压器U7，电阻R1和三端稳压器U7串联连接在+5V电源和地之间，三端稳压器U7的控制端连接在电阻R1和三端稳压器U7的公共端上，电阻R1和三端稳压器U7的公共端输出基准电压给电位器RT1，本实施例中，与电位器RT1并联连接有电容C1。

请参看附图3，本发明工作在恒流模式负载下的原理如下：被检测电源输出的直流电DC电压经过本发明的输入端IV+输入，经过开关管Q1与电阻R19到地（IV-接地，作为本发明的负极输入）组成一个负载回路，本实施例中，电阻R19即是负载也是电流取样电阻，电阻R7是开关管Q1的下偏电阻，可以用于加速开关管Q1的截止，电阻R2是开关管Q1的驱动电阻。本实施例中，电容C4、电压跟随器U2B、电容C2、电位器RT1和电容C1组成一个可变电压电路，本实施例中，电位器RT1采用一个多圈高精度电位器，以此来调整电流比较器U3B的基准点，本实施例中，电阻R1、三端稳压器U7和电容C1组成一个电压基准，用来保证可变电压的稳定。当电位器RT1的阻值调高时，电压跟随器U2B输出的基准电压也随着升高，能确保基准电压的稳定性，电流比较器U3是通过电流比较器正端基准来进行恒流的。本实施例中，开关管Q1作为调整管，当电流过大时，电流比较器U3B输出低电平，开关管Q1截止；开关管Q1截止时，电阻R19上的电流为零，此时，电流比较器U3B又开始输出一个高电平，开关管Q1又导通，如此循环工作来达到恒流的功能。

请参看附图4，本发明工作在恒压模式负载下的原理如下：本发明在恒压模式负载的工作原理与恒流模式基本相同，只需把第三转换开关S3的动肩转到恒压模式的一边，即可实现恒压功能。本实施例中，恒压模式的基准电压产生电路与恒流模式负载基准电压产生电路是共用的，其功能原理一样，调节电流的大小与调节恒定电压的大小时，电位器RT1的旋转方向也是一致的。恒压模式下，电流比较器U3B的负端反馈（即反相输入端的输入）是来自电阻R6与电阻R8的分压，当输入电压超出设定值时，开关管Q1导通，强行把输入电压拉低，从而实现了恒压功能。恒压模式下，电阻R19不再是电流取样电阻，完全变成负载电阻。

请参看附图5，本发明工作在恒阻模式负载下的原理如下：被检测电源输出的直流电DC电压经过本发明的输入端IV+端输入，经过开关管Q1和电阻R19到负端IV-（即地）构成负载回路。DC电压同时也经过电阻R9和电位器RT2的分压和电容C3的虑波，以及电压跟随器U1B的跟随、电容C4的滤波后输入到电流比较器U3B的正端（即同相输入端），给电流比较器U3B提供基准电压，当电压升高时，电位器RT2的电压同时升高，电流比较器U3B的正端基准电压也同时升高，经过电阻R19的电流就会增大，从而模拟了电阻的特性，在电阻恒定的条件下，输入电压高时，电流增大，电压和电流成线性增加。但是，由于经过电阻R9与电位器RT2的电压分压时比例不是完全相同，当输入电压在变化时，电流和电压不能成线性变化，所以，本实施例中，加入了由电阻R23、电阻R25、电阻R26、三极管Q5、电阻R24组成的线性校正单元进行线性校正，线性校正的工作原理是：输入电压经过电阻R23、三极管Q5和电阻R24并联在电阻R9上，三极管Q5工作在放大状态，当输入电压升高时，三极管Q5的CE极间电流会增大，使电阻R9的阻值变小，反之电阻R9的阻为值增大，这样一来，可以校正电阻模式时的线性失真，电阻R26接在电阻R9和电位器RT2的公共端上，可以让三极管Q5完全工作于跟随状态，使基准的校正更加理想。

本发明是一种实用的电源负载仪，只需用简单的电路及元件即可实现多种模式负载功能，可以根据测试的需要转换，恒流、恒压、恒阻3种状态，能很好的解决大功率设备在测试中的负载需求。本发明利用MOS管与锰铜丝电阻组成负载回路，利用电流比较器进行电流精度控制，本发明利用一组转换开关来在恒阻，恒压、恒流三种模式之间进行模式转换。本发明能达到很高的电流精度和稳定性，能满足所有设备的测试要求，每种模式都是用一个多圈电位器来进行调节电流、电压、电阻的大小，本发明在使用时还可以在输入端增加一个电流表和电压表，来监测负载仪的工作情况。

Claims (6)

1.一种大功率电源负载仪，其特征是：所述的负载仪包括恒阻模式基准电压模块、恒压恒流模式基准电压模块、控制单元、第一转换开关S1和第二转换开关S2，第一转换开关S1控制恒阻模式基准电压模块与控制单元连接，第二转换开关S2控制恒压恒流模式基准电压模块与控制单元连接，所述的控制单元包括电流比较模块、负载回路模块、分压模块和第三转换开关，所述的负载回路模块包括串联在负载仪输入端和地之间的开关管Q1和电阻R19，所述的分压模块包括串联在负载仪输入端和地之间的电阻R6和电阻R8，所述的恒阻模式基准电压模块或恒压恒流模式基准电压模块输入基准电压给电流比较模块的同相输入端，电流比较模块控制开关管Q1通断，第三转换开关控制电流比较模块的反相输入端与开关管Q1和电阻R19的公共端连接，形成恒流模式负载仪，或者第三转换开关控制电流比较模块的反相输入端与电阻R6和电阻R8的公共端连接，形成恒压模式负载仪。

2.根据权利要求1所述的大功率电源负载仪，其特征是：所述的恒阻模式基准电压模块包括电压跟随器U1B、电阻R9和电位器RT2,电阻R9和电位器RT2串联在负载仪输入端和地之间，电位器RT2的中间抽头连接在电压跟随器U1B的同相输入端上，电压跟随器U1B的反相输入端连接在电压跟随器U1B的输出端上，电压跟随器U1B输出基准电压给电流比较模块。

3.根据权利要求2所述的大功率电源负载仪，其特征是：所述的恒阻模式基准电压模块还包括线性校正模块，线性校正模块包括电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26和三极管Q5，电阻R23、三极管Q5和电阻R24与电阻R9并联，电阻R25和电阻R26与电阻R9并联，三极管Q5的发射极经过电阻R24连接在电阻R9和电位器RT2的公共端上。

4.根据权利要求1所述的大功率电源负载仪，其特征是：所述的恒压恒流模式基准电压模块包括电压跟随器U2B、电位器RT1和基准源，电位器RT1连接在基准源和地之间，基准源输出基准电压给电位器RT1，电位器RT1的中间抽头连接在电压跟随器U2B的同相输入端上，电压跟随器U2B的反相输入端连接在电压跟随器U2B的输出端上，电压跟随器U2B输出基准电压给电流比较模块。

5.根据权利要求4所述的大功率电源负载仪，其特征是：所述的基准源包括电阻R1和三端稳压器U7，电阻R1和三端稳压器U7串联连接在+5V电源和地之间，三端稳压器U7的控制端连接在电阻R1和三端稳压器U7的公共端上，电阻R1和三端稳压器U7的公共端输出基准电压给电位器RT1。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的大功率电源负载仪，其特征是：所述的控制单元设有一组以上，各个控制单元并联连接，恒阻模式基准电压模块和恒压恒流模式基准电压模块分别输出基准电压给各个控制单元。