CN106405261B - 交流涌入电流测试器及交流涌入电流测试方法 - Google Patents

Abstract

一种交流涌入电流测试器及交流涌入电流测试方法，交流涌入电流测试器电连接于交流电源及电源供应单元。交流涌入电流测试器包含微处理单元、检测单元、切换单元、自耦变压器及开关元件。检测单元电连接于交流电源及微处理单元；切换单元包含共同接点、第一及第二接点，共同接点电连接于交流电源。自耦变压器包含第一绕组、第二绕组及第三绕组，第一绕组的一端点电连接于交流电源，另一端点电连接于第二绕组及第一接点，第三绕组的一端电连接于第二接点，另一端电连接于第二绕组。开关元件电连接于电源供应单元、微处理单元、第二及第三绕组。本发明更提供一种交流涌入电流测试方法。

Description

交流涌入电流测试器及交流涌入电流测试方法

技术领域

本发明涉及一种电子测试器，且特别涉及一种交流涌入电流测试器。

背景技术

在电源供应器启动的瞬间，涌入电源供应器的电流称为涌入电流。为保护电源供应器免于涌入电流的瞬间最大值导致电源供应器内部的电子元件受损，或使得电源供应器提供的电源产生压降，而影响连接于同一电源的其他装置或电路，可先通过涌入电源测试器测试电源供应器的最大涌入电流。

现有的涌入电流测试器常因交流电源供应器的容量不足，而造成流进待测电源供应器的涌入电流偏低，而造成了测试结果与实际情况间具有极大差异。虽然使用大容量的交流电源供应器，可以产生与实际情况接近的涌入电流，然却使得测试的成本大幅的提升。若直接使用一般交流电源，虽然可以产生与实际情况接近的涌入电流，但却存在很难准确地控制在电压峰值时间点产生输出电压的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决无法准确控制在电压峰值时间点产生输出电压的缺点。

依据本发明提供一种交流涌入电流测试器，交流涌入电流测试器设置于交流电源及电源供应单元之间，并与交流电源及电源供应单元形成电性连接。交流涌入电流测试器包含微处理单元、检测单元、切换单元、自耦变压器及开关元件。检测单元电连接于交流电源及微处理单元。切换单元包含共同接点、第一接点及第二接点，共同接点电连接于交流电源。自耦变压器包含第一绕组、第二绕组及第三绕组，第一绕组的一端点电连接于交流电源，第一绕组的另一端点电连接于第二绕组及第一接点，第三绕组的一端电连接于第二接点，另一端电连接于第二绕组。开关元件电连接于电源供应单元、微处理单元、第二绕组及第三绕组。

检测单元检测交流电源的交流电压信号的电压准位，并输出一具有电压零交越点的待测电压信号予微处理单元，微处理单元检测待测电压信号的周期，并于待测电压信号的次一周期的特定时点触发开关元件，使交流电压信号传递至电源供应单元。

本发明另提供一种交流涌入电流测试方法，用以测试电源供应单元的交流涌入电流。交流涌入电流测试方法包含如下步骤:(a)检测交流电压信号的电压准位；(b)调整交流电压信号的电压准位使成为待测电压信号，待测电压信号由高逻辑准位信号及低逻辑准位信号组合；(c)计算高逻辑准位信号的全周期；(d)于次一待测电压信号的高逻辑准位信号的全周期的特定时点输出交流电压信号至电源供应单元。

本发明的交流涌入电流测试器通过切换单元切换自耦变压器，产生多组不同准位的电压输出以符合测试电压值，可以有效地解决交流电源电压不符需求的问题，以及利用微处理单元控制交流电源输出时机，解决无法准确控制在电压峰值时间点产生输出电压的缺点。同时还克服了传统交流电源供应器在测试时，因其容量不足，造成涌入电流偏低，或需要使用很大容量的交流电源供应器，方能产生与实际情况相符的涌入电流的缺点。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1绘示本发明的一种交流涌入电流测试器的电路图；

图2绘示本发明的一种检测单元的电路图；

图3绘示交流电压信号及待测电压信号的波形图；以及

图4绘示本发明的电压信号及触发信号的时序图。

其中，附图标记

1 交流涌入电流测试器

10 微处理单元

12 检测单元

120 比较器

1200 反相输入端

1202 非反相输入端

1204 输出端

122 隔离变压器

1220 初级绕组

1222 次级绕组

124 第一电阻器

126 第二电阻器

14 切换单元

16 自耦变压器

18 开关元件

20 控制单元

22 放电单元

24 电压感测单元

26 示波器

3 交流电源

5 电源供应单元

N1 第一绕组的匝数

N2 第二绕组的匝数

N3 第三绕组的匝数

P0 共同接点

P1 第一接点

P2 第二接点

Vac 交流电压信号

W1 第一绕组

W2 第二绕组

W3 第三绕组

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明提供一种交流涌入电流测试器，其可将交流电源呈弦波变化的交流电压信号调整成符合测试需求的待测电压信号，并藉由检测交流电压信号的零交越点及周期，于交流电压信号的峰值处启动开关元件以输出峰值电压，进行交流涌入电流测试。藉此，可以解决传统交流电源供应器在测试时，因其容量不足，造成涌入电流偏低，或需要使用很大容量的交流电源供应器，方能产生与实际情况相符的涌入电流的缺点。

此外，本发明的交流涌入电流测试器通过切换单元切换自耦变压器，产生多组不同准位的电压输出以符合测试电压值，可以有效地解决交流电源电压不符需求的问题，以及利用微处理单元控制交流电源输出时机，解决无法准确控制在电压峰值时间点产生输出电压的缺点。

以下提出具体实施方式并配合附图予以详细说明。

请参照图1，其绘示依照本发明的交流涌入电流测试器的电路方框图。由图1可知，交流涌入电流测试器1设置于交流电源3及电源供应单元5之间，并与交流电源3及电源供应单元5形成电性连接。交流电源3包含呈弦波变化的交流电压信号Vac(如图3所示)。交流涌入电流测试器1包含微处理单元10、检测单元12、切换单元14、自耦变压器16、开关元件18、控制单元20、放电单元22、电压感测单元24及示波器26。

检测单元12电连接于交流电源3及微处理单元10，检测单元12用以将交流电源3呈弦波变化的交流电压信号Vac调整成符合需求的待测电压信号Vz(如图3所示)，并传递至微处理单元10。

请参照图2，其绘示依照本发明的检测单元的电路图。检测单元12包含比较器120、隔离变压器122、第一电阻器124及第二电阻器126。比较器120包含反相输入端1200、非反相输入端1202及输出端1204，反相输入端1200通过第一电阻器124电连接至地端，非反相输入端1202电连接于第二电阻器126，输出端1204电连接于微处理单元10。

隔离变压器122包含初级绕组1220及次级绕组1222，初级绕组1220接收交流电压信号Vac，次级绕组1222的其中一端电连接于第二电阻器126，另一端电连接于第一电阻器124及地端。

切换单元14电连接于交流电源3，由图1可知，切换单元14为单刀双切(SinglePole Double Throw)继电器，其包含共同接点P0、第一接点P1、第二接点P2及切换端SEL。共同接点P0电连接于交流电源3。

自耦变压器16包含多个绕组，由图1可知，自耦变压器16由下而上依序包含第一绕组W1、第二绕组W2及第三绕组W3。第一绕组W1的一端点电连接于交流电源3，另一端点电连接于第二绕组W2及切换单元14的第一接点P1。第三绕组W3的一端点电连接于第二绕组W2及开关元件18，另一端点电连接于切换单元14的第二接点P2。当第一接点P1与共同接点P0接触时，交流电源3经第一绕组W1传递至电源供应单元5；当第二接点P2与共同接点P0接触时，交流电源3经第一绕组W1、第二绕组W2及第三绕组W3传递至电源供应单元5；换言之，藉由切换单元14可改变传递至电源供应单元5的电力的电压准位，在此定义经过自耦变压器16转换后的交流电压信号Vac为交流转换信号。

此外，当输入电压为VI，低输出电压为VL，高输出电压为VH，低输出电压与输入电压的比值为a，高输出电压与输入电压的比值为b，第一绕组W1的匝数为N1，第二绕组W2的匝数为N2，第三绕组W3的匝数为N3，其满足下列条件:

a＝VL/VI；

b＝VH/VI；

N1/N2＝1/(b-1)；以及

N1/N3＝1/b(1-a)。

其中:a<1，b>1。

当交流涌入电流测试器1欲进行高电压测试时，切换元件14的共同接点P0与第二接点P2接触；当交流涌入电流测试器1欲进行低电压测试时，切换元件14的共同接点P0与第一接点P1接触。

开关元件18设置于自耦变压器16及电源供应单元5之间，并与第二绕组W2、第三绕组W3、电源供应单元5及微处理单元10形成电性连接。开关元件18依据微处理单元10输出的信号以开启或闭合，其中当开关元件18开启时，通过自耦变压器16的电力无法传递至电源供应单元5，而当开关元件18闭合时，通过自耦变压器16的电力可以传递至电源供应单元5。

控制单元20电连接于微处理单元10，并输出信号以控制微处理单元10的操作状态。

放电单元22电连接于交流电源3、开关元件18及控制单元20，放电单元22接收控制单元20输出的控制信号以进行放电。

电压感测单元24电连接于交流电源3、开关元件18及示波器26，并与放电单元22呈并联连接。电压感测单元24用以感测通过交流转换信号的电压准位，并将所测得的电压准位传递至示波器26。

示波器26电连接于交流电源3、微处理单元10及电压感测单元24，示波器26检测接收电压感测单元24输出的交流转换信号的电压准位，并检测交流涌入电流测试器1的回路电流，同时显示前述回路电流及电压准位的波形。

复参见图2，检测单元12检测交流电源3输出的交流电压信号Vac的电压准位。当交流电压信号Vac的电压准位小于预定电压准位时，比较器120的输出端1200输出的待测电压信号Vz为低逻辑准位信号；而当交流电压信号Vac的电压准位大于或等于前述预定电压准位值时，比较器120的输出端1200输出的待测电压信号Vz为高逻辑准位信号；其中，预定电压准位为比较器120反相输入端1200的输入电压准位，由图2可知，预定电压准位为零。

因此，当交流电压信号Vac的电压准位大于等于零时(如图3交流电压信号Vac的正半周)，比较器120的输出端1204输出的待测电压信号Vz为高逻辑准位信号，而当交流电压信号Vac的电压准位小于零时(如图3交流电压信号Vac的负半周)，比较器120的输出端1204输出的待测电压信号Vz为低逻辑准位信号。藉由比较器120的输出端1204输出的待测电压信号Vz的逻辑准位，就可以获得交流电压信号Vac的零交越点(Zero-Cross Point)，且比较器120的输出端1204输出的电压信号会传至微处理单元10；其中，在零交越点时，待测电压信号Vz的电压准位为零。

微处理单元10接收比较器120的输出端1204输出的待测电压信号Vz，并于待测电压信号Vz为高逻辑准位时(对应于交流信号Vac的正半周)，输出脉波计数信号以检测对应于交流信号Vac的正半周的周期；其中脉波计数信号的周期可以相同于微处理单元10时脉信号的周期。

在一般的弦波交流信号中，其峰值电压大致落在正半周(或负半周)的周期的一半，即正半周(或负半周)的半周期处。其次，最大交流涌入电流通常发生在峰值电压处，故为了有效地测得最大交流涌入电流，则微处理单元10必须在测得待测电压信号Vz的高逻辑准位的半周期后，次一个高逻辑准位的半周期处使开关元件18闭合，对应待测电压信号与微处理单元10输出的触发信号St的波形图如图4所示。

综上所述，本发明的交流涌入电流测试器的测试方法说明如下。首先，进行放电。于放电完成后，通过切换元件14调整输出至电源供应单元5的交流电压信号的电压准位；当交流涌入电流测试器1欲进行高电压测试时，切换元件14的共同接点P0与第二接点P2接触；当交流涌入电流测试器1欲进行低电压测试时，切换元件14的共同接点P0与第一接点P1接触。

之后，检测单元12检测交流电压信号Vac的电压准位，调整交流电压信号Vac的电压准位使成为待测电压信号，待测电压信号由高逻辑准位信号及低逻辑准位信号组合。接着，微处理单元10计算高逻辑准位信号的全周期，并于次一待测电压信号的高逻辑准位信号的全周期的特定时点输出交流电压信号至电源供应单元，前述全周期的特定点可为高逻辑准位信号的半周期点。

当然，本发明还可有其它多种实施例，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当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)

1.一种交流涌入电流测试器，设置于一交流电源及一电源供应单元之间，并与该交流电源及该电源供应单元形成电性连接，其特征在于，该交流涌入电流测试器包含：

一微处理单元；

一检测单元，电连接于该交流电源及该微处理单元；

一切换单元，包含一共同接点、一第一接点及一第二接点，该共同接点电连接于该交流电源；

一自耦变压器，包含一第一绕组、一第二绕组及一第三绕组，该第一绕组的一端点电连接于该交流电源，该第一绕组的另一端点电连接于该第二绕组及该第一接点，该第三绕组的一端电连接于该第二接点，另一端电连接于该第二绕组；及

一开关元件，电连接于该电源供应单元、该微处理单元、该第二绕组及该第三绕组，

其中，该检测单元检测该交流电源的一交流电压信号的电压准位，并输出一具有电压零交越点的待测电压信号予该微处理单元，该微处理单元检测该待测电压信号的周期，并于次一待测电压信号的周期的特定时点触发该开关元件，使该交流电压信号传递至该电源供应单元。

2.根据权利要求1所述的交流涌入电流测试器，其特征在于，该特定时点为该待测电压信号对应该交流电压信号正半周的半周期点。

3.根据权利要求1所述的交流涌入电流测试器，其特征在于，输入电压为VI，低输出电压为VL，高输出电压为VH，低输出电压与输入电压的比值为

a，高输出电压与输入电压的比值为b，该第一绕组的匝数为N1，该第二绕组的匝数为N2，该第三绕组的匝数为N3，其满足下列条件:

a＝VL/VI；

b＝VH/VI；

N1/N2＝1/(b-1)；以及

N1/N3＝1/b(1-a)。

4.根据权利要求1所述的交流涌入电流测试器，其特征在于，该检测单元包含：

一隔离变压器，包含一初级绕组及一次级绕组，该初级绕组电连接于该交流电源；

一比较器，包含一反相输入端、一非反相输入端及一输出端，该输出端电连接于该微处理单元；

一第一电阻器，电连接于该反相输入端及次级绕组；及

一第二电阻器，电连接于该非反相输入端及该次级绕组。

5.根据权利要求1所述的交流涌入电流测试器，其特征在于，更包含一放电单元，电连接于该交流电源及该开关元件。

6.根据权利要求5所述的交流涌入电流测试器，其特征在于，更包含：

一电压感测单元，电连接于该交流电源及该开关元件；及

一示波器，电连接于该交流电源、该微处理单元及该电压感测单元。

7.根据权利要求6所述的交流涌入电流测试器，其特征在于，该电压感测单元与该放电单元呈并联连接。

8.一种交流涌入电流测试方法，用以测试一电源供应单元的交流涌入电流，其特征在于，该交流涌入电流测试方法包含:

(a)检测一交流电压信号的电压准位；

(b)调整该交流电压信号的电压准位使成为一待测电压信号，该待测电压信号由一高逻辑准位信号及一低逻辑准位信号组成；

(c)计算该高逻辑准位信号的全周期；及

(d)于次一待测电压信号的一高逻辑准位信号的全周期的特定时点输出该交流电压信号至该电源供应单元。

9.根据权利要求8所述的交流涌入电流测试方法，其特征在于，于步骤a之前，更包含如下步骤:

(a0)放电；及

(a1)调整输出至该电源供应单元的该交流电压信号的电压准位。

10.根据权利要求8所述的交流涌入电流测试方法，其特征在于，该待测电压信号的全周期的特定时点为该高逻辑准位信号的半周期处。