CN102262193B

CN102262193B - 一种容性负载测试电路及方法

Info

Publication number: CN102262193B
Application number: CN 201110157670
Authority: CN
Inventors: 张敏
Original assignee: SHENZHEN TP-LINK TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TP Link Technologies Co Ltd
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2031-06-13
Also published as: CN102262193A

Abstract

本发明适用于电路测试领域，尤其涉及一种容性负载测试电路及方法，该容性负载测试电路外接电子负载以及与交流电源相连接的待测电源转换器，该容性负载测试电路包括：负载电容群，用于对待测电源转换器输出的直流电信号中夹杂的纹波电流进行滤除；以及微处理器，通过继电器与待测电源转换器以及所述负载电容群连接，用于控制所述待测电源转换器的通断，以及控制负载电容群中的电容与所述待测电源转换器的通断，输出所述待测电源转换器的容性负载。本发明微处理器控制负载电容群中电容到待测电源转换负载电容的自动添加，实现了测试过程的自动化，进而提高了待测电源转换器负载电容的测试效率，该测试电路结构简单，降低了测试的成本。

Description

一种容性负载测试电路及方法

技术领域

本发明属于电路测试领域，尤其涉及一种容性负载测试电路及方法。

背景技术

容性负载，是指电源转换器在启动瞬间，其输出端所能并联的电容容量。目前，为了平滑电压、吸收纹波电流且进一步降低纹波电压，通常会在电源的后级电路并联大容量电容，此大容量电容即为容性负载。现有的电源转换器多数具有过流保护或者短路保护功能，所以当电源启动，输出电压瞬间从0V上升到额定输出电压时，并联在电源输出端的大容量电容相当于一个大电流负载，此大电流负载会导致电源转换器触发保护功能并关闭输出，从而使电源启动失败。在电源第一次启动失败后，电源转换器会在短时间内重新尝试输出电压，此时大容量电容尚未充分放电，其阻抗降低，从而使电源转换器能够成功输出额定电压。然而，电源转换器经过第一次启动失败，第二次启动成功后，其输出电压并非单调上升，而是经过了一定的跳变过程后达到额定电压输出，这样就会使电源后级电路的上电时序被打乱，从而导致后级电路无法正常工作，甚至出现元器件损坏的问题。

现有技术通过测试由电容量相同的电容并联而成的容性负载，运用手动机械开关来调节交流电源，控制电容的通断达到改变电容值，进而利用示波器检测电源转换器的输出电压波形判断电源的输出电压是否满足容性负载的要求，然而，上述现有技术由于采用电容量相同的电容并联而成的容性负载、示波器和手动机械开关，导致测试效率低、电路结构复杂且成本高的问题。

发明内容

本发明提供了一种容性负载测试电路，旨在解决现有技术中存在的测试效率低、电路结构复杂且成本高的问题。

本发明是这样实现的，一种容性负载测试电路，外接电子负载以及与交流电源相连接的待测电源转换器，所述容性负载测试电路包括：

负载电容群，用于对所述待测电源转换器输出的直流电信号中夹杂的纹波电流进行滤除；以及

微处理器，通过继电器与所述待测电源转换器以及所述负载电容群连接，用于控制所述待测电源转换器的通断，以及控制负载电容群中的电容与所述待测电源转换器的通断，输出所述待测电源转换器的容性负载。

本发明还提供了一种利用上述容性负载测试电路进行容性负载测试的方法，所述方法包括下述步骤：

A、断开所述负载电容群中所有电容与所述待测电源转换器的连接，并启动所述电子负载；

B、启动所述待测电源转换器，检测所述待测电源转换器是否正常启动；

C、当检测到所述待测电源转换器正常启动时，关闭所述待测电源转换器，根据所述负载电容群中电容的连接结构对应的负载电容添加方式，将所述负载电容群中一个尚未添加到所述待测电源转换器负载电容中的电容添加到所述待测电源转换器负载电容中，跳转至步骤B；

D、当检测到所述待测电源转换器非正常启动时，输出所述待测电源转换器的容性负载。

本发明实施例提供了一种容性负载测试电路和相应的测试方法，该容性负载测试电路以微处理器和负载电容群为核心，通过微处理器实现负载电容群中电容加入到待测电源转换器负载电容中的自动控制，在负载电容群中电容加入到待测电源转换器的负载电容中过程通过检测待测电源转换器是否正常启动来获得待测电源转换器的负载电容，实现了测试过程的自动化，进而提高了待测电源转换器负载电容的测试效率，该测试电路结构简单，降低了测试的成本。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的容性负载测试电路的模块结构图；

图2是本发明第二实施例提供的容性负载测试电路的模块结构图；

图3a和图3b是本发明第三实施例提供的容性负载测试电路的结构图;

图4是本发明第四实施例提供的容性负载测试方法的实现流程图；

图5是本发明第五实施例提供的容性负载测试方法的实现流程图；

图6是本发明第六实施例提供的容性负载测试方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过容性负载测试电路中微处理器实现负载电容群中电容加入到交流电源的负载电容中的自动控制，在负载电容群中电容加入到待测电源转换器的负载电容中过程通过检测待测电源转换器是否正常启动来获得待测电源转换器的负载电容，实现了测试过程的自动化，进而提高了待测电源转换器负载电容的测试效率，且该测试电路结构简单，降低了测试的成本。

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的容性负载测试电路的模块结构，详述如下：

容性负载测试电路100外接电子负载105以及与交流电源103相连接的电源转换器104（待测电源转换器），容性负载测试电路100包括：

负载电容群101，用于对电源转换器104输出的直流电信号中夹杂的纹波电流进行滤除；以及

微处理器102，通过继电器与待测电源转换器104以及负载电容群101连接，用于控制待测电源转换器104的通断，以及控制负载电容群101中的电容与待测电源转换器104的通断，输出待测电源转换器104的容性负载。

本发明实施例提供了一种容性负载测试电路，容性负载测试电路以微处理器102为核心，通过微处理器102对待测电源转换器104所能并联的最大容性负载进行测试，实现了测试过程的自动化，提高了测试的效率，且该测试电路结构简单，测试成本低。

实施例二：

图2示出了本发明第二实施例提供的容性负载测试电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

容性负载测试电路200包括：

负载电容群201，用于对待测电源转换器208输出的直流电信号中夹杂的纹波电流进行滤除。

微处理器202，与负载电容群201连接，用于控制负载电容群201与待测电源转换器208的通断，并输出容性负载。

第一通讯电平转换器205，与微处理器202及交流电源207连接，用于将从交流电源207接收到的RS232通讯电平转换为TTL通讯电平，将从微处理器202接收到的TTL通讯电平转换为RS232通讯电平。

第二通讯电平转换器206，与微处理器202及电子负载209连接，将从微处理器202接收到的TTL通讯电平转换为RS232通讯电平，将从电子负载209接收到的RS232通讯电平转换为TTL通讯电平。

指令输入设备204，与微处理器202连接，用于对微处理器202输入操作信息。

在本发明实施例中，指令输入设备204可以为矩阵键盘、触摸屏键盘等用于操作信息（操作指令）输入的输入设备或部件。

信息输出设备203，与微处理器202连接，用于显示输出容性负载测试状态信息和由指令输入设备204发出的操作信息。

在本发明实施例中，信息输出设备203具体可以为图形显示设备、液晶显示屏等各种信息输出设备，较优地，采用字符型显示器用于显示容性负载测试状态信息和由指令输入设备204发出的操作信息，从而简化信息的输出，降低硬件成本。

本发明实施例提供了一种容性负载测试电路，该容性负载测试电路以微处理器202为核心，包括负载电容群201、第一通讯电平转换器205、第二通讯电平转换器206、指令输入设备204以及信息输出设备203，测试用户可以通过指令输入设备以及信息输出设备实时控制测试的进行，实现与测试电路的人机交互，实现了测试过程的自动化。

实施例三：

在本发明实施例中，具体地，指令输入设备采用矩阵键盘向微处理器输入操作信息，信息输出设备采用字符型显示器显示输出容性负载测试状态信息和由指令输入设备发出的操作信息，从而简化信息的输入和输出，降低相应的硬件成本。

图3a和图3b示出了本发明第三实施例提供的容性负载测试电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

容性负载测试电路30包括：

负载电容群301，用于对待测电源转换器32输出的直流电信号中夹杂的纹波电流进行滤除，负载电容群301由电容与继电器以m行n列的矩阵式结构组成，位于同一行的n个电容的容值相同，每一行的电容容值均比前一行的电容容值大，每一行电容通过一外部继电器的常闭接点与微处理器302的一个通用数据端口连接，共m个外部继电器，外部继电器的常闭接点作为每一行电容的行控制端，外部继电器的共接点与待测电源转换器32的输出端连接，用于为每一行电容接入直流电。以下为负载电容群301的局部连接关系：

继电器RL2的共接点与外部继电器RL1的常开接点连接，继电器RL2的常开接点与电容C1的正极连接，电容C1的负极接地，继电器RL3的共接点与外部继电器RL1的常开接点连接，继电器RL3的常开接点与电容C2的正极连接，电容C2的负极接地，继电器RL4的共接点与外部继电器RL1的常开接点连接，继电器RL4的常开接点与电容C3的正极连接，电容C3的负极接地，外部继电器RL1的常闭接点为负载电容群301第一行的行控制端，继电器RL2的常闭接点为负载电容群301第一列的列控制端。负载电容群301其余各行的连接方式以及负载电容群301与外部继电器的连接方式与上述连接方式相同，因此不再赘述。

微处理器302，通过外部继电器与负载电容群301连接，用于控制负载电容群301与待测电源转换器32的通断，并输出容性负载测试信息，微处理器302的通用数据端口GPIO15-GPIO（14+m）分别与第一个外部继电器至第m个外部继电器的常闭接点一一对应连接，微处理器302的通用数据端口GPIO（15+m）-GPIO(14+m+n)分别与负载电容群301的第一列至第n列的列控制端一一对应连接。

第一通讯电平转换器303，与微处理器302及交流电源31连接，用于将从交流电源31接收到的RS232通讯电平转换为TTL通讯电平，将从微处理器302接收到的TTL通讯电平转换为RS232通讯电平，第一通讯电平转换器303的电平输入端接微处理器302的通讯电平输出端UART0_TX，第一通讯电平转换器303的电平输出端接微处理器302的通讯电平输入端UART0_RX，第一通讯电平转换器303的双向通讯端口接交流电源31的通讯端。

第二通讯电平转换器304，与微处理器302及电子负载33连接，将从微处理器302接收到的TTL通讯电平转换为RS232通讯电平，将从电子负载33接收到的RS232通讯电平转换为TTL通讯电平，第二通讯电平转换器304的电平输入端接微处理器302的通讯电平输出端UART1_TX，第二通讯电平转换器304的电平输出端接微处理器302的通讯电平输入端UART1_RX，第二通讯电平转换器304的双向通讯端口接电子负载33的通讯端。

矩阵键盘305，与微处理器302连接，用于对微处理器302输入操作信息，矩阵键盘305的第一行控制端、第二行控制端、第三行控制端及第四行控制端分别与微处理器302的通用数据端口GPIO8-GPIO11一一对应连接，矩阵键盘305的第一列控制端、第二列控制端及第三列控制端分别于微处理器302的通用数据端口GPIO12-GPIO14一一对应连接。

字符型显示器306，与微处理器302连接，用于显示容性负载测试状态信息和由矩阵键盘305发出的操作信息，字符型显示器306第一控制端至第七控制端分别与微处理器302的通用数据端口GPIO1-GPIO7一一对应连接。

容性负载测试电路40包括：

负载电容群401，用于对待测电源转换器42输出的直流电信号中夹杂的纹波电流进行滤除，负载电容群401由（m+n）个电容构成，每一个电容与一外部继电器连接，共（m+n）个外部继电器，每一个电容的正极均与一外部继电器的常开接点连接，每一个电容通过一外部继电器的常闭接点与微处理器402的一个通用数据端口连接，外部继电器的共接点与待测电源转换器42的输出端连接，用于为每一个电容接入直流电。以下为负载电容群401的局部连接关系：

电容C4的正极接外部继电器RL5的常开接点，电容C4的负极接地。负载电容群401的其余部分均与上述电容的连接关系相同，因此不再赘述。

微处理器402，与负载电容群401连接，用于控制负载电容群401与交流电源41的通断，并输出容性负载测试信息，微处理器402的通用数据端口GPIO15-GPIO(14+m+n)分别与第一个外部继电器至第（m+n）个外部继电器的常闭接点一一对应连接。

第一通讯电平转换器403，与微处理器402及交流电源41连接，用于将从交流电源41接收到的RS232通讯电平转换为TTL通讯电平，将从微处理器402接收到的TTL通讯电平转换为RS232通讯电平，第一通讯电平转换器403的电平输入端接微处理器402的通讯电平输出端UART0_TX，第一通讯电平转换器403的电平输出端接微处理器402的通讯电平输入端UART0_RX，第一通讯电平转换器403的双向通讯端口接交流电源41的通讯端。

第二通讯电平转换器404，与微处理器402及电子负载43连接，将从微处理器402接收到的TTL通讯电平转换为RS232通讯电平，将从所述电子负载43接收到的RS232通讯电平转换为TTL通讯电平，第二通讯电平转换器43的电平输入端接微处理器402的通讯电平输出端UART1_TX，第二通讯电平转换器404的电平输出端接微处理器402的通讯电平输入端UART1_RX，第二通讯电平转换器404的双向通讯端口接电子负载43的通讯端。

矩阵键盘405，与微处理器402连接，用于对微处理402输入操作信息，矩阵键盘405的第一行控制端、第二行控制端、第三行控制端及第四行控制端分别与微处理器402的通用数据端口GPIO8-GPIO11一一对应连接，矩阵键盘405的第一列控制端、第二列控制端及第三列控制端分别于微处理器402的通用数据端口GPIO12-GPIO14一一对应连接。

字符型显示器406，与微处理器402连接，用于显示容性负载测试状态信息和由矩阵键盘405发出的操作信息，字符型显示器406第一控制端至第七控制端分别与微处理器402的通用数据端口GPIO1-GPIO7一一对应连接。

实施例四：

在本发明实施例中，利用实施例一至三任意一个容性负载测试电路对待测电源转换器的容性负载进行测试，微处理器通过继电器自动控制待测电源转换器与负载电容群中电容的通断，实现待测电源转换器的测试。

图4示出了本发明第四实施例提供的容性负载测试方法的实现流程，详述如下：

在步骤S401中，断开负载电容群中所有电容与待测电源转换器的连接，并启动电子负载。

在步骤S402中，启动待测电源转换器。

在步骤S403中，检测待测电源转换器是否正常启动，是则执行步骤S404，否则执行步骤S406。

在本发明实施例中，首先断开负载电容群中所有电容与待测电源转换器的连接，不接入负载电容群中任何一个电容，并启动电子负载，进而启动待测电源转换器，检测待测电源转换器是否正常启动。

检测待测电源转换器是否正常启动具体地可以通过下述方法进行：

（1）首先检测待测电源转换器的输出电压在预设时间内是否达到额定电压，当输出电压在预设时间内达到额定电压且为单调上升时，则该待测电源转换器的启动为正常启动，输出相应的信息，当输出电压在预设时间内未达到额定电压时，则该待测电源转换器的启动为非正常启动，输出相应的非正常启动信息。

（2）检测待测电源转换器的输出电压在预设时间内是否单调上长升，当输出电压在预设时间内单调上升且在预设时间内达到额定电压时，输出待测电源转换器为正常启动的信息，当输出电压在预设时间内非单调上升时，输出待测电源转换器为非正常启动的信息。

在具体实施过程中，（1）和（2）可以由两个线程进行执行，当其中之一的判断条件不满足时，则直接确定待测电源转换器为非正常启动，并输出相应的信息，当两个线程中检测待测电源转换器的输出电压在预设时间内单调上升，且输出电压在预设时间内单调上升且在预设时间内达到额定电压时，则确定待测电源转换器为正常启动，其中预设时间可以相同，也可以不同，在此不用限制本发明。

在步骤S404中，当检测到待测电源转换器正常启动时，关闭待测电源转换器。

在步骤S405中，根据负载电容群中电容的连接结构对应的负载电容添加方式，将负载电容群中的电容加入到待测电源转换器的负载电容中，跳转至步骤S402。

在本发明实施例中，负载电容群中电容的连接结构可以有多种，例如阵列式连接结构、并联式连接等，每种负载电容群中电容的连接结构对应可对应一种负载电容添加方式，通过微处理器的控制实现待测电源转换器负载电容的逐步、自动地增加。

在步骤S406中，当检测到待测电源转换器非正常启动时，输出待测电源转换器的容性负载。

在本发明实施例中，通过检测待测电源转换器的输出电压在预设时间内是否达到额定电压以及是否单调上升来判断待测电源转换器是否正常启动，实现待测电源转换器正常启动的自动检测，当没有正常启动则输出此时待测电源转换器的容性负载，正常启动时则进一步通过微处理器控制添加负载电容，实现了待测电源转换器的容性负载的全自动检测。

实施例五：

在本发明实施例中，当负载电容群中电容的连接为阵列式结构时，由微处理实现负载电容群中电容的行选择和列选择，从而确定添加到待测电源转换器的负载电容，实现了负载电容的逐步递增添加。

图5示出了本发明第四实施例提供的容性负载测试方法的实现流程，详述如下：

在步骤S501中，断开负载电容群中所有电容与待测电源转换器的连接，并启动电子负载。

在步骤S502中，启动待测电源转换器。

在步骤S503中，检测待测电源转换器是否正常启动，是则执行步骤S504，否则执行步骤S506。

在步骤S504中，当检测到待测电源转换器正常启动时，关闭待测电源转换器。

在步骤S505中，通过继电器选择负载电容群中的行和列，确定加入到待则待测电源转换器的负载电容，跳转至步骤S502。

在本发明实施例中，通过微处理器控制继电器选择负载电容群中的行，进而通过微处理器控制继电器选择负载电容群中的列，逐步将每一行中电容添加到待测电源转换器的负载电容中。

在步骤S506中，当检测到待测电源转换器非正常启动时，输出待测电源转换器的容性负载。

实施例六：

图6示出了本发明第六实施例提供的容性负载测试方法的实现流程，详述如下：

在步骤S601中，断开负载电容群中所有电容与待测电源转换器的连接，并启动电子负载。

在步骤S602中，对预设的变量进行初始化，该变量的位数等于负载电容群中电容的数量。

在本发明实施例中，预先设置一个变量，并对其进行初始化，该变量的位数等于负载电容群中电容的数量，由每一位数值的变化实现对与其对应的负载电容中电容的通断控制。

在步骤S603中，启动待测电源转换器。

在步骤S604中，检测待测电源转换器是否正常启动，是则执行步骤S605，否则执行步骤S607。

在步骤S605中，当检测到待测电源转换器正常启动时，关闭待测电源转换器。

在步骤S606中，对变量进行加1运算，根据运算后的变量各个位数上的值控制对应的电容与待测电源转换器的断开与连接，跳转至步骤S603。

在步骤S607中，当检测到待测电源转换器非正常启动时，输出待测电源转换器的容性负载。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种容性负载测试电路，外接电子负载以及与交流电源相连接的待测电源转换器，其特征在于，所述容性负载测试电路包括：

2.如权利要求1所述的容性负载测试电路，其特征在于，所述容性负载测试电路还包括：

第一通讯电平转换器，与所述微处理器及所述交流电源连接，用于将从所述交流电源接收到的RS232通讯电平转换为TTL通讯电平，将从所述微处理器接收到的TTL通讯电平转换为RS232通讯电平；

第二通讯电平转换器，与所述微处理器及所述电子负载连接，将从所述微处理器接收到的TTL通讯电平转换为RS232通讯电平，将从所述电子负载接收到的RS232通讯电平转换为TTL通讯电平；

指令输入设备，与所述微处理器连接，用于对所述微处理器输入操作信息；

信息输出设备，与所述微处理器连接，用于显示输出容性负载测试状态信息和由所述指令输入设备发出的操作信息。

3.如权利要求1所述的容性负载测试电路，其特征在于，所述负载电容群中电容的连接为阵列式结构或并联式结构。

4.一种利用权利要求1至3任一所述的容性负载测试电路进行容性负载测试的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测所述待测电源转换器是否正常启动的步骤包括下述步骤：

检测所述待测电源转换器的输出电压在预设时间内是否达到额定电压；

当所述输出电压在预设时间内达到额定电压且为单调上升时，输出所述待测电源转换器为正常启动的信息；

当所述输出电压在预设时间内未达到额定电压时，输出所述待测电源转换器为非正常启动的信息。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测所述待测电源转换器是否正常启动的步骤包括下述步骤：

检测所述待测电源转换器的输出电压在预设时间内是否单调上升；

当所述输出电压在预设时间内单调上升且在所述预设时间内达到额定电压时，输出所述待测电源转换器为正常启动的信息；

当所述输出电压在所述预设时间内非单调上升时，输出所述待测电源转换器为非正常启动的信息。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述负载电容群中电容的连接为阵列式结构或并联式结构。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述负载电容群中的电容的连接为阵列式结构时，所述根据所述负载电容群中电容的连接结构对应的负载电容添加方式，将所述负载电容群中一个尚未添加到所述待测电源转换器负载电容中的电容添加到所述待测电源转换器负载电容中的步骤具体包括下述步骤：

通过继电器选择所述负载电容群中的行和列，确定加入到所述待测电源转换器的负载电容。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述负载电容群中的电容为并联式结构时，所述启动所述待测电源转换器的步骤之前，所述方法还包括下述步骤：

对预设的变量进行初始化，所述变量的位数等于所述负载电容群中电容的数量；

所述根据所述负载电容群中电容的连接结构对应的负载电容添加方式，将所述负载电容群中一个尚未添加到所述待测电源转换器负载电容中的电容添加到所述待测电源转换器负载电容中的步骤具体包括下述步骤：

对所述变量进行加1运算，根据运算后的变量各个位数上的值控制对应的电容与所述待测电源转换器的断开与连接。