CN103376345A - 最小负载电流测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种最小负载电流测试装置,用于测试一电源模块输出的多路电源的最小负载电流,所述最小负载电流测试电路包括电源接口、时序检测电路、主控制器以及多个负载提供电路,所述电源接口电性连接至所述电源模块以接收多路所述电源;所述时序检测电路用于配合所述主控制器检测多路所述电源的启动时序;每一个负载电路通过所述电源接口电性连接至其中一个对应的所述电源;所述主控制器用于根据多个所述电源的启动时序控制多个所述负载提供电路依序给对应的所述电源提供负载,并控制每一所述负载提供电路以一预设的最小负载电流开始逐渐增加提供至对应的电源的负载,直到所述电源模块正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试装置,尤其涉及一种最小负载电流测试装置。
背景技术
目前大多数用于主板系统的电源模块(Power Supply Unit,PSU)都设置有对应主板系统的最小负载电流。当主板的开机键被按下后,若PSU输出的各路电源中任意一路电源所连接的负载达不到最小负载电流的要求,即负载电流低于该最小负载电流时,PSU则会关闭其各路输出电源,禁止主板开机。
为了使主板满足PSU的最小负载电流要求,需要知道PSU的各路输出电源的最小负载电流的具体数值。目前PSU的各路输出电源的最小负载电流值一般无法直接测量,而是将PSU供应商提供的参考值直接当作实际数值来使用。然而,上述参考值往往并不能准确反映出PSU的各路输出电源在实际工作过程的最小负载电流。
发明内容
针对上述问题,有必要提供一种可准确测试PSU的各路电源最小负载电流的最小负载电流测试装置。
一种最小负载电流测试装置,用于测试一电源模块输出的多路电源的最小负载电流,所述最小负载电流测试电路包括电源接口、时序检测电路、主控制器以及多个负载提供电路,所述电源接口电性连接至所述电源模块以接收多路所述电源;所述时序检测电路电性连接至所述电源接口以及所述主控制器,用于配合所述主控制器检测多路所述电源的启动时序;每一个负载电路通过所述电源接口电性连接至其中一个对应的所述电源;所述主控制器用于根据多个所述电源的启动时序控制多个所述负载提供电路依序给对应的所述电源提供负载,并控制每一所述负载提供电路以一预设的最小负载电流开始逐渐增加提供至对应的电源的负载,直到所述电源模块正常工作,此时各个所述电源所输出的电流值即为其对应的最小负载电流值。
所述的最小负载电流测试装置通过多个负载提供电路分别给所述电源模块输出的各路电源提供负载,并且通过主控制器逐渐增加多个负载提供电路提供给对应的电源的负载,直到所述电源模块正常工作,如此即可准确方便地获得的电源模块各个电源的最小负载电流。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的具有本发明最小负载电流测试装置的主板的功能模块图。
图2为图1所示最小负载电流测试装置的电源接口与一PSU的电路连接图。
图3为图1所示最小负载电流测试装置的时序检测电源与主控制器的电路连接图。
图4为图1所示最小负载电流测试装置的负载提供电路与主控制器的电路连接图。
图5为图1所示最小负载电流测试装置的负载电流检测电路与主控制器的电路连接器。
主要元件符号说明
最小负载电流测试装置 | 100 |
PSU | 200 |
电源接口 | 10 |
主控制器 | 20 |
时序检测电路 | 30 |
分压电路 | 31 |
负载提供电路 | 40 |
数字电压调节芯片 | 41 |
恒流源电路 | 43 |
时序控制电路 | 45 |
负载电流检测电路 | 50 |
电压监控芯片 | 51 |
显示器 | 60 |
第一运算放大器 | U1 |
第二运算放大器 | U2 |
第一MOSFET | Q1 |
第二MOSFET | Q2 |
第三MOSFET | Q3 |
第一分压电阻 | R1 |
第二分压电阻 | R2 |
限流电阻 | R3 |
第三分压电阻 | R4 |
第四分压电阻 | R5 |
上拉电阻 | R6 |
电流检测电阻 | R7 |
引脚 | P1-P10 |
+5V电源引脚 | P5V |
+3.3V电源引脚 | P3V3 |
+12V电源引脚 | P12V |
+5V备用电源引脚 | P5VSB |
电源启动引脚 | PS1 |
电源正常引脚 | PS2 |
数据引脚 | SDA1、SDA2 |
时钟引脚 | SCL1、SCL2 |
电压输出引脚 | Vout |
第一电压输入引脚 | Vin+ |
第二电压输入引脚 | Vin- |
同相输入端 | 1、4 |
反相输入端 | 2、5 |
输出端 | 3、6 |
源极 | s1、s2、s3 |
漏极 | d1、d2、d3 |
栅极 | g1、g2、g3 |
电源启动信号 | PO |
电源正常信号 | PG |
输出电压 | Vo |
负载电流 | Iout |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1,本发明较佳实施方式的最小负载电流测试装置100用于测试一PSU 200输出的多路电源,如+5V电源、+3.3V电源以及+12V电源的最小负载电流。PSU 200还输出一+5V备用电源+5VSB。
最小负载电流测试装置100包括电源接口10、主控制器20、时序检测电路30、多个负载提供电路40、多个负载电流检测电路50以及显示器60。电源接口10电性连接至PSU 10,用于将PSU 10输出的各路电源输出至最小负载电流测试装置100的各个电路;所述时序检测电路30用于配合主控制器20检测PSU 200输出的各个电源的启动时序;所述主控制器20用于根据各个电源的启动时序控制多个负载提供电路40依序给PSU 200的各个电源提供负载,并控制每一负载提供电路40以一预设的最小负载电流开始逐渐增加提供至对应的电源的负载,直到PSU 200正常工作,此时各个电源所输出的电流值即为其对应的最小负载电流值。
请参阅图2,电源接口10包括+5V电源引脚P5V、+3.3V电源引脚P3V3、+12V电源引脚P12V、+5V备用电源引脚P5VSB、电源启动引脚PS1以及电源正常引脚PS2。+5V电源引脚P5V、+3.3V电源引脚P3V3、+12V电源引脚P12V、+5V备用电源引脚P5VSB分别用于输出从PSU 10接收的+5V电源、+3.3V电源、+12V电源以及+5V备用电源。所述电源启动引脚PS1及电源正常引脚PS2均电性连接至PSU 10以及主控制器20,当最小负载电流测试装置100开始工作时,主控制器20通过电源接口10的电源启动引脚PS1发送一电源启动信号PO至PSU 200,PSU 200接收到该电源启动信号PO后,则开始依序输出各路电源;当PSU 200的各电源均正常输出后,则通过电源接口10的电源正常引脚PS2发出一电源正常信号PG至主控制器20。
请参阅图3,主控制器20包括引脚P1-P10。引脚P1及引脚P2分别电性连接至电源接口10的电源启动引脚PS1及电源正常引脚PS2(图中未示出具体连接电路),主控制器20通过引脚P1及引脚P2分别输出电源启动信号PO以及接收电源正常信号PG。
时序检测电路30用于配合主控制器20检测PSU 200输出的+5V电源、+3.3V电源以及+12V电源的启动时序。时序检测电路30包括三个分压电路31。每一个分压电路31包括第一分压电阻R1及第二分压电阻R2。每一个分压电路31的第一分压电阻R1一端连接至电源接口10的对应的一个电源引脚,另一端通过第二分压电阻R2接地。三个分压电路31的第一分压电阻R1与第二分压电阻R2之间的节点分别电性连接至主控制器20的引脚P3-P5。每一个分压电路31用于实现PSU 200输出的其中一路电源与主控制器20之间的电平匹配。例如,当PSU 200的+12V电源启动时,电源接口10的+12V电源引脚P12V上输出的+12V电压通过第一分压电路分压后,主控制器20的引脚P3为高电平,主控制器20即可判断出PSU 200的+12V电源启动。主控制器20通过检测其引脚P3-P5上的高电平启动时序,即可判断出与引脚P3-P5一一对应的各路电源的启动时序。主控制器20根据各路电源的启动时序相应控制多个负载提供电路40依序给对应的电源提供负载,从而模拟PSU 200给一电脑主板(图未示)的实际供电情况。
请参阅图1及图4,在本实施方式中,负载提供电路40的数量为三个,三个负载提供电路40在主控制器20的控制下分别为+5V电源、+3.3V电源以及+12V电源提供负载。
每一负载提供电路40包括数字电压调节芯片41、恒流源电路43以及时序控制电路45。在本实施方式中,以为+12V电源提供负载的其中一个负载提供电路40为例进行举例说明。
数字电压调节芯片41用于在主控制器20的控制下输出不同大小的输出电压Vo至恒流源电路43,以驱动恒流源电路43相应调节PSU 200输出的+12V电源的负载电流。数字电压芯片41包括数据引脚SDA1、时钟引脚SCL1以及电压输出引脚Vout。数据引脚SDA1及时钟引脚SCL1分别电性连接至主控制器20的引脚P6-P7,数字电压芯片41通过数据引脚SDA1及时钟引脚SCL1与主控制器20进行I2C通信。电压输出引脚Vout用于输出所述输出电压Vo至恒流源电路43。主控制器20通过输出不同的数据至数字电压调节芯片41,从而改变所述输出电压Vo的大小。在本实施方式中,数字电压调节芯片41的型号为X60250V8I,由英特锡尔公司(Intersil Corporation)生产。
恒流源电路43包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)Q1、限流电阻R3、第三分压电阻R4、第四分压电阻R5以及多个滤波电容C1-C3。
第二运算放大器U2的同相输入端4电性连接至数字电压调节芯片41的电压输出引脚OUT;反相输入端5及输出端6相互短接;输出端6还电性连接至第一运算放大器U1的同相输入端1。第一运算放大器U1的反相输入端2电性连接至第一MOSFET Q1的源极s1;输出端3通过电性连接至第一MOSFET Q1的栅极g1。第一MOSFET Q1的漏极d1电性连接至经由电源接口10的+12V电源引脚P12V输出的+12V电源。限流电阻R3电性连接至第一运算放大器U1的反相输入端2及第一MOSFET Q1的源极s1之间的节点与地之间。第三分压电阻R4与第四分压电阻R5相互串联至第二运算放大器U2的输出端6与地之间的。第一运算放大器U1的同相输入端1电性连接至第三分压电阻R4与第四分压电阻R5之间的节点。第二运算放大器U2的同相输入端4、第一运算放大器U1的同相输入端1及反相输入端2分别通过滤波电容C1-C3接地。
第二运算放大器U2用于对所述数字电压调节芯片41的输出电压Vo进行低通滤波后输出至所述分压电路23。数字电压调节芯片41的输出电压Vo经由第三分压电阻R4及第四分压电阻R5分压后输出一参考电压Vref至所述第一运算放大器U1的同相输入端1。所述参考电压Vref随着所述输出电压Vo的变化而相应变化。
第一运算放大器U1用于驱动所述第一MOSFET Q1导通,并根据所述参考电压Vref的改变而相应改变第一MOSFET Q1的电流,即+12V的负载电流Iout的大小。具体地,主控制器20通过改变输入至数字电压调节芯片41的数据以改变数字电压调节芯片41的输出电压Vo,相应地参考电压Vref改变,第一运算放大器U1的输出端3输出的对栅极g1的驱动电流也相应改变,从而使得第一MOSFET Q1的导电能力相应改变以改变漏极d1上的电流,即+12V电源的负载电流Iout。
可以理解,所述第一运算放大器U1及第二运算放大器U2也可由一双运算放大器,如由意法半导体(STMicroelectronics)公司生产的双运算放大器LM358代替。
时序控制电路45包括第二MOSFET Q2以及第三MOSFET Q3。第二MOSFET Q2的栅极g2电性连接至主控制器20的引脚P8;源极s2接地;漏极d2电性连接至第三MOSFET Q3的栅极g3。第三MOSFET Q3的漏极d3电性连接至经由电源接口10输出的+5V备用电源+5VSB;源极s3电性连接至第一运算放大器U1的电源端V+;第二MOSFET Q2的漏极d2与第三MOSFET Q3的栅极g3之间的节点还通过上拉电阻R6电性连接至一+15V电源。当主控制器20接收到电源正常信号PG后,则根据检测到的PSU 200的各路电源的时序依次从输出低电平信号至相应的时序控制电路,以启动横流源电路43给相应的电源提供负载。
具体地,例如,若需要先启动+12V电源,则主控制器20先控制引脚P8输出低电平,此时第二MOSFET Q2截止,第一MOSFET Q1导通,第一运算放大器U1获得供电开始工作给+12V电源提供负载,而此时与+5V以及+3.3V相连的负载提供电路40均不工作。而到了+5V电源或者+3.3V电源的启动时间时,主控制器20则输出低电平至与+5V电源相连的负载提供电路40或者与+3.3V电源相连的负载提供电路40,从而使得+5V或者+3.3V带上相应的负载。当+12V电源、+5V电源以及+3.3V电源均带上负载后,主控制器20则通过分别控制三个数字电压调节芯片41的输出电压Vo,来调节对应的电源的负载电流的大小。
请参阅图1及图5,每一个负载电流检测电路50用于配合主控制器10检测其中一个对应的电源的负载电流Iout的大小。每一个负载电流检测电路50包括电流检测电阻R7以及电压监控芯片51。下面以检测+12V的负载电流Iout的电压负载电流检测电路50为例进行说明。
电流检测电阻R7串联至+12V电源的输出端,即电源接口10的+12V电源引脚P12V与第一MOSFET Q1的漏极d1之间。在本实施方式中,电压监控芯片51为德州仪器(Texas Instrument, TI)公司的型号为INA219的电压监控芯片。电压监控芯片51包括第一电压输入引脚Vin+、第二电压输入引脚Vin-、数据引脚SDA2以及时钟引脚SCL2。电压监控芯片51的数据引脚SDA2以及时钟引脚SCL2分别连接至主控制器20的引脚P9-P10,电压监控芯片51通过数据引脚SDA2以及时钟引脚SCL2与主控制器20之间进行I2C通信。第一电压输入引脚Vin+分别电性连接至电流电流检测电阻R7两端。电压监控芯片51用于通过第一电压输入引脚Vin+及第二电压输入引脚Vin-检测电流检测电阻R7上的电压,并将检测到的电流检测电阻R7上的模拟电压转换为数字电压值输出至所述主控制器20。主控制器20根据电流检测电阻R7的阻值以及电流检测电阻R7上的电压,计算出电流检测电阻R7上的电流,即+12V电源的负载电流Iout,并输出至显示器60。
显示器60电性连接至主控制器20,用于实时显示主控制器20输出的每一个电源的负载电流值。
下面举例说明最小负载电流测试装置100的工作过程。
主控制器20首先发送电源启动信号PO至PSU 200,PSU 200随机开始依序启动并输出各路电源,在PSU 200依序启动并输出各路电源的同时,时序检测电路30则配合主控制器20检测各路电源的时序。在主控制器20接收到PSU 200发送的电源正常信号PG后,则开始控制多个负载提供电路40分别给各路电源带上负载并逐渐增加各路电源所带的负载,直到PSU 200正常工作。具体可以采用如下方法,PSU 200先通过设置每一数字电压调节芯片41的输出电压Vo,使得+12V电源、+5V电源以及+3.3V电源均带上最小的负载以输出最小的负载电流,如0.1mA;接着主控制器20固定其中一路电源,如+12V电源的负载不变,而以0.1mA的增量逐渐增加+5V电源以及+3.3V电源所带的负载大小。如果+5V电源以及+3.3V电源均增大到最大负载电流,如2.0A后,PSU 200仍无法正常工作而进入关机状态,则PSU 200再增加12V电源的负载电流为0.2mA,随后再逐渐增加+5V电源以及+3.3V电源所带的负载大小,直到PSU 200能正常工作为止,此时,各个电源所输出的负载电流即为其对应的最小负载电流。同时,+12V电源、+5V电源以及+3.3V电源所带负载每改变一次,中央处理器20则通过多个负载电流检测电路50分别检测对应的电源的负载电流,并通过显示器60进行实时地显示。
可以理解,主控制器20还可用于测试PSU 200的开机延时时间。当主控制器20发出电源启动信号PO后,主控制器20开始定时;当主控制器20接收到电源正常信号PG后,主控制器20定时结束,此时,主控制器20定时的时间即为PSU 200的开机延时时间。
所述的最小负载电流测试装置100通过多个负载提供电路40分别给PSU 200输出的各路电源提供负载,并且通过主控制器20逐渐增加多个负载提供电路40提供给对应的电源的负载,直到PSU 200正常工作而不会再因为负载电流过小而自动关机,如此即可准确方便地获得的PSU 200各个电源的最小负载电流。
Claims (10)
1.一种最小负载电流测试装置,用于测试一电源模块输出的多路电源的最小负载电流,其特征在于:所述最小负载电流测试电路包括电源接口、时序检测电路、主控制器以及多个负载提供电路,所述电源接口电性连接至所述电源模块以接收多路所述电源;所述时序检测电路电性连接至所述电源接口以及所述主控制器,用于配合所述主控制器检测多路所述电源的启动时序;每一个负载电路通过所述电源接口电性连接至其中一个对应的所述电源;所述主控制器用于根据多个所述电源的启动时序控制多个所述负载提供电路依序给对应的所述电源提供负载,并控制每一所述负载提供电路以一预设的最小负载电流开始逐渐增加提供至对应的电源的负载,直到所述电源模块正常工作,此时各个所述电源所输出的电流值即为其对应的最小负载电流值。
2.如权利要求1所述的最小负载电流测试装置,其特征在于:所述电源接口电性连接至所述主控制器,所述主控制器通过所述电源接口发送一电源启动信号至所述电源模块,所述电源模块在接收到所述电源启动信号后则开始启动并依序输出多个所述电源;当各路电源均正常输出后,所述电源模块则通过所述电源接口输出一电源正常信号至所述主控制器,主控制器在接收到所述电源正常信号后则开始控制多个所述负载提供电路提供相应的负载至相应的所述电源。
3.如权利要求1所述的最小负载电流测试装置,其特征在于:所述时序检测电路包括多个分压电路,每一个分压电路包括第一分压电阻及第二分压电阻,每一个分压电路的第一分压电阻通过所述电源接口电性连接至其中一个对应的电源,另一端通过所述第二压电阻接地;多个分压电路的第一分压电阻及第二分压电阻之间的节点均电性连接至所述主控制器,所述主控制器通过判断每一个分压电路的第一分压电阻及第二分压电阻之间的节点的电压变为高电平的时刻,而得到与每一分压电路对应相连的电源的启动时刻,从而测试出多个所述电源的启动时序。
4.如权利要求1所述的最小负载电流测试装置,其特征在于:每一个所述负载提供电路包括数字电压调节芯片、恒流源电路以及时序控制电路,所述恒流源电路用于提供负载至对应的所述电源;所述数字电压调节芯片用于在所述主控制器的控制下输出不同大小的输出电压至所述恒流源电路,以驱动所述恒流源电路相应调节对应的所述电源的负载电流;所述时序控制电路用于在主控制器的控制下控制所述恒流源电路的启动时间,从而相应控制对应的所述电源带上负载的时间。
5.如权利要求4所述的最小负载电流测试装置,其特征在于:所述恒流源电路包括第一运算放大器、第一MOSFET以及至少一个限流电阻,所述第一运算放大器的同相输入端电性连接至所述数字电压调节芯片的输出端,反相输入端电性连接至所述第一MOSFET的源极,输出端电性连接至所述第一MOSFET的栅极;所述第一MOSFET的漏极通过所述电源接口电性连接至对应的电源;所述限流电阻电性连接至所述第一比较器的反相输入端与所述源极之间的节点与地之间;所述第一比较器用于驱动所述第一MOSFET导通,并根据所述数字电压调节芯片的输出电压的改变而相应改变所述第一MOSFET的电流。
6.如权利要求5所述的最小负载电流测试装置,其特征在于:所述恒流源电路还包括第二运算放大器及第一滤波电容,所述第二运算放大器的同相输入端电性连接至所述数字电压调节芯片的输出端,所述第二运算放大器的反相输入端与输出端相互短接,所述第二运算放大器输出端还电性连接至所述第一运算放大器的同相输入端;所述第一滤波电容电性连接至所述电压调节芯片的输出端及第二运算放大器的同相输入端之间的节点与地之间;所述第二运算放大器及第一滤波电容用于对所述数字电压调节芯片的输出电压进行低通滤波后输出至所述第一运算放大器。
7.如权利要求6所述的最小负载电流测试装置,其特征在于:所述恒流源电路还包括分压电路,所述分压电路包括相互串联至所述第二运算放大器的输出端与地之间的第三分压电阻与第四分压电阻;所述第一运算放大器的同相输入端电性连接至第三分压电阻与第四分压电阻之间的节点。
8.如权利要求5所述的最小负载电流测试装置,其特征在于:所述负载提供电路还包括第一电源、第二电源及上拉电阻,所述时序控制电路包括第二MOSFET以及第三MOSFET,所述第二MOSFET的源极接地,漏极电性连接至所述第三MOSFET的栅极;所述第三MOSFET的漏极电性连接至所述第一电源,所述第三MOSFET的源极电性连接至所述第一运算放大器的电源端;所述第二MOSFET的漏极与第三MOSFET的栅极之间的节点通过所述上拉电阻电性连接至所述第二电源;多个所述时序控制电路的第二MOSFET的栅极均电性连接至主控制器;所述主控制器根据检测到的所述电源模块的各路所述电源的时序依次输出低电平信号至多个所述时序控制电路的第二MOSFET的栅极,以启动对应的横流源电路给相应的电源提供负载。
9.如权利要求1所述的最小负载电流测试装置,其特征在于:所述最小负载电流测试装置还包括均电性连接至所述主控制器的多个负载电流检测电路以及显示器,每一个所述负载电流检测电流检测电路电性连接至对应的其中一路所述电源与一个所述负载提供电路之间,所述负载电流检测电路用于配合所述主控制器检测对应的所述电源的负载电流,所述主控制器将测得的所述负载电流输出至所述显示器进行显示。
10.如权利要求9所述的最小负载电流测试装置,其特征在于:每一个所述负载电流检测电路包括电性连接至对应的所述电源与所述负载提供电路之间电流检测电阻以及电性连接至所述电流检测电阻两端的电压监控芯片;所述电压监控芯片用于检测所述电流检测电阻两端的电压并将该电压的值输出至所述主控制器,所述主控制器还用于根据该电压的值除以所述电流检测电阻的阻值以得到所述电源的负载电流值。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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