CN110688264B - 负载模拟电路 - Google Patents
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Abstract
一种负载模拟电路，用以控制流经负载单元的目标电流值，所述负载模拟电路包括电压调变单元、负载单元、电流侦测单元及控制单元，所述电压调变用于根据脉冲调变信号以输出电压信号；所述负载单元用于接收所述电压信号，并根据所接收的电压信号产生导通电流；所述电流侦测单元，用于侦测所述负载单元所产生的导通电流，并分别输出导通电流值至所述控制单元；所述控制单元用于输出所述脉冲调变信号，并接收计算导通电流的总值；所述控制单元还用于将所述电流总值与所述目标电流值进行比较，并根据比较结果对应调整所述脉冲调变信号的占空比大小，以使得所述电流总值等于所述目标电流值。藉此可形成特定的电子负载及发热源。
Description
技术领域
本发明涉及一种负载模拟电路。
背景技术
模拟热负载是替代真实系统或者设备运行工作稳定时产生的热负荷。对模拟热负载最基本的要求是目标功率和模拟负载所能承受的功率阻抗匹配，也就是通常在调试或检测机器性能时临时使用的非正式的负载。
在开发系统专案时，一般需要被动等待英特尔公司的中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)的工程样品出货后才能验证系统的温度及系统的散热性能。如此，将会影响专案的开发进度。因此，如何能够提供一种模拟热负载，在已知的CPU规格公布时就可进行系统温度及散热性能验证以加快开发进度，成为研究人员待解决的问题之一。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种负载模拟电路。
一种负载模拟电路，用以控制流经负载单元的目标电流值，所述负载模拟电路包括：
电压调变单元，用于根据脉冲调变信号以输出电压信号，所述电压信号与所述脉冲调变信号成正比例变化；
负载单元，用于接收所述电压信号，并根据所接收的电压信号产生导通电流；
电流侦测单元，用于侦测所述负载单元的导通电流，并分别输出导通电流值；及
控制单元，用于输出所述脉冲调变信号，并接收所述电流侦测单元所输出的导通电流值及实时地计算电流总值；所述控制单元还用于将所述电流总值与所述目标电流值进行比较，并根据比较结果对应调整所述脉冲调变信号的占空比大小，以使得所述电流总值等于所述目标电流值。
进一步地，所述负载模拟电路还包括一显示单元，所述显示单元用于实时地显示所述控制单元所计算出的电流总值。
进一步地，所述负载单元包括若干负载模块，每一负载模块均用于接收所述电压信号，并根据所接收的电压信号产生所述导通电流。
进一步地，所述电流侦测单元包括若干侦测模块，每一侦测模块与所述若干负载模块的数量相同且一一对应连接，每一侦测模块分别用于侦测对应连接的负载模块的导通电流，并分别输出一导通电流值。
进一步地，每一负载模块均包括电子开关、第一电阻及第二电阻，所述电子开关的第一端连接至所述电压调变单元以接收所述电压信号，所述电子开关的第一端还通过所述第一电阻接地，所述电子开关的第二端通过所述第二电阻连接至一第一电源，所述电子开关的第三端接地。
进一步地，所述第二电阻的两端分别连接至对应的侦测模块。
进一步地，每一侦测模块均包括侦测芯片及电容，所述侦测芯片包括电源引脚、参考引脚、接地引脚、第一输入引脚、第二输入引脚及输出引脚，所述侦测芯片的电源引脚连接一第二电源，并通过所述电容接地，所述侦测芯片的参考引脚及接地引脚均接地，所述侦测芯片的第一输入引脚及第二输入引脚分别对应连接至所述第二电阻的两端，所述侦测芯片的输出引脚连接至所述控制单元。
进一步地，所述电子开关为N沟道增强型场效应管。
进一步地，所述电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应于所述N沟道增强型场效应管的栅极、漏极及源极。
在上述负载模拟电路中，通过所述控制单元实时地监控负载单元的导通电流，并通过调节所述脉冲调变信号的占空比大小，以对应调节输出至所述负载单元的电压大小。如此即可调节负载单元的阻抗，从而达到电流控制的目的，以形成特定的电子负载的目标功率及发热量，藉此可模拟中央处理器的发热行为。
附图说明
图1为负载模拟电路的较佳实施方式的方框图。
图2为图1中负载模拟电路的较佳实施方式的电路图。
主要元件符号说明
负载模拟电路 100
控制单元 10
电压调变单元 20
负载单元 30
电流侦测单元 40
显示单元 50
负载模块 30a、30b
侦测模块 40a、40b
侦测芯片 U1、U2
电子开关 Q1、Q2
电源 V1、V2
电容 C1、C2
电阻 R1-R4
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
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图及实施方式，对本发明中的负载模拟电路作进一步详细描述及相关说明。
请参考图1，在本发明一较佳实施方式中，一种负载模拟电路100用以控制流经一负载单元的目标电流值。
所述负载模拟电路100包括一控制单元10、一电压调变单元20、一负载单元30及一电流侦测单元40。
所述控制单元10连接于所述电压调变单元20，并用于输出一脉冲调变信号至所述电压调变单元20。
所述电压调变单元20用于接收所述脉冲调变信号，并根据所接收的脉冲调变信号对应地输出一电压信号至所述负载单元30。
在本较佳实施方式中，所述电压信号具有一电压值。所述电压信号所具有的电压值与所述脉冲调变信号的占空比成正比例变化。
所述负载单元30包括若干负载模块30a、30b，在本实施方式中，所述负载模块的个数以两个为例，可根据实际需要进行调整。
负载模块30a、30b均用于接收所述电压信号，并根据所接收的电压信号调节负载单元阻抗进而产生导通电流。
所述电流侦测单元40包括若干侦测模块40a、40b，在本实施方式中，所述侦测模块的个数以两个为例，可根据实际需要进行调整。
所述若干侦测模块40a、40b与所述若干负载模块30a、30b的数量相同且一一对应连接。所述侦测模块40a、40b分别用于侦测流经所述负载模块30a、30b所产生的导通电流，并分别输出导通电流值。
所述控制单元10还用于接收侦测模块40a、40b输出的导通电流值并计算出电流总值。所述控制单元10还用于将所述电流总值与所述目标电流值进行比较，并根据比较结果对应调整所述脉冲调变信号的占空比大小，以对应调整这些负载模块30a、30b的导通电流的大小，使得所述电流总值等于所述目标电流值。
在一较佳实施方式中，所述负载模拟电路100还可进一步地包括一显示单元50，所述显示单元50电性连接于所述控制单元10，并用于实时地显示所述控制单元10所计算出的电流总值。其中，所述显示单元50可为一数码管。此外，所述显示单元50还可用于显示周边调变信息。
进一步地，所述电压调变单元20所输出的电压信号还将会反馈至所述控制单元10。
其中，所述负载单元30即可作为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)的模拟对象。
请参考图2，负载模块30a、30b与侦测模块40a、40b一一对应连接。负载模块30a包括一电子开关Q1、电阻R1及电阻R2。所述电子开关Q1的第一端连接至所述电压调变单元20以接收所述电压信号，所述电子开关Q1的第一端还通过所述电阻R1接地。所述电子开关Q1的第二端通过所述电阻R2连接至一电源V1，所述电子开关Q1的第三端接地。所述电阻R2的两端分别连接至侦测模块40a。
负载模块30b包括一电子开关Q2、电阻R3及电阻R4。所述电子开关Q2的第一端连接至所述电压调变单元20以接收所述电压信号，所述电子开关Q2的第一端还通过所述电阻R3接地。所述电子开关Q2的第二端通过所述电阻R4连接至所述电源V1，所述电子开关Q2的第三端接地。所述电阻R4的两端分别连接至侦测模块40b。
侦测模块40a包括一侦测芯片U1及一电容C1，所述侦测芯片U1包括一电源引脚V1+、一参考引脚REF1、一接地引脚GND1、一输入引脚IN1+、一输入引脚IN1-及一输出引脚OUT1，所述侦测芯片U1的电源引脚V1+连接电源V2，并通过所述电容C1接地，所述侦测芯片U1的参考引脚REF1及接地引脚GND1均接地。所述侦测芯片U1的输入引脚IN1+连接于所述电源V1与所述电阻R2之间的节点P1。所述侦测芯片U1的输入引脚IN1-连接于所述电阻R2与所述电子开关Q1之间的节点P2。所述侦测芯片U1的输出引脚OUT1连接至所述控制单元10。
侦测模块40b包括一侦测芯片U2及一电容C2，所述侦测芯片U2包括一电源引脚V2+、一参考引脚REF2、一接地引脚GND2、一输入引脚IN2+、一输入引脚IN2-及一输出引脚OUT2，所述侦测芯片U2的电源引脚V2+连接电源V2，并通过所述电容C2接地，所述侦测芯片U2的参考引脚REF2及接地引脚GND2均接地。所述侦测芯片U2的输入引脚IN2+连接于所述电源V1与所述电阻R4之间的节点P3。所述侦测芯片U2的输入引脚IN2-连接于所述电阻R4与所述电子开关Q2之间的节点P4。所述侦测芯片U2的输出引脚OUT2连接至所述控制单元10。
在一较佳实施方式中，所述电子开关Q1、Q2均为一N沟道增强型场效应管。所述电子开关Q1、Q2的第一端、第二端及第三端均分别对应于所述N沟道增强型场效应管的栅极、漏极及源极。
进一步地，所述电压信号具有的电压值在0V～10V范围内，并且以5mv为梯度进行递增或递减。
其中，当所述控制单元10输出的脉冲调变信号的占空比增加时，所述电压调变单元20所输出的电压信号的电压值将会相应的增加。如此，电子开关Q1、Q2的阻抗会相应地减小，进而使得所述电子开关Q1、Q2的导通电流增加。
下面以两个负载模块为例对负载模拟电路100进行说明：
工作时，所述控制单元10开始输出脉冲调变信号至所述电压调变单元20，所述电压调变单元20并开始输出电压信号至所述电子开关Q1、Q2的第一端，以使得所述电子开关Q1及Q2均部分导通。此时，所述电子开关Q1及Q2均产生导通电流，所述侦测芯片U1通过节点P1、P2获取所述电子开关Q1的导通电流(如1A)，所述侦测芯片U2通过节点P3、P4获取所述电子开关Q2的导通电流(如1A)。
所述控制单元10获取所述侦测芯片U1、U2所传输的导通电流，并计算出流经所述电子开关Q1、Q2的电流总值(如2A)，并将此时所计算的电流总值通过所述显示单元50进行显示。同时，还将此时的电流总值与目标电流值(如3A)进行比较，此时的电流总值小于目标电流值。
如此，所述控制单元10将会调整所述脉冲调变信号的占空比大小，以对应控制所述电压调变单元20所输出的电压信号的电压值增加5mv。如此将会使得所述电子开关Q1及Q2的导通阻抗减小，并使得所述电子开关Q1、Q2的导通电流增加。此时，所述电子开关Q1、Q2产生的导通电流总值将会对应增加。所述控制单元10会继续将此时的电流总值与所述目标电流值进行比较。
以此类推，所述控制单元10根据比较结果将会持续调整所输出的脉冲调变信号的占空比大小，直至所述电子开关Q1、Q2的导通电流的总值等于所述目标电流值。
当所述电子开关Q1、Q2的导通电流的总值达到了目标电流值时，所述控制单元10将会维持此刻脉冲调变信号的大小。
如此，所述控制单元10通过实时监控电子开关Q1、Q2的导通电流，并通过调节所述脉冲调变信号的占空比大小，以对应调节输出至所述电子开关Q1、Q2的电压大小。如此即可控制电子开关Q1、Q2的阻抗大小，进而对应控制电子开关Q1、Q2的导通电流大小，以形成特定的电子负载达到目标功率及发热量，藉此可模拟中央处理器的发热行为。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。并且，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都将属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种负载模拟电路，用以控制流经负载单元的目标电流值，其特征在于，所述负载模拟电路包括：
电压调变单元，用于根据脉冲调变信号以输出电压信号，所述电压信号与所述脉冲调变信号成正比例变化；
负载单元，用于接收所述电压信号，并根据所接收的电压信号产生导通电流；
电流侦测单元，用于侦测所述负载单元的导通电流，并分别输出导通电流值；及
控制单元，用于输出所述脉冲调变信号，并接收所述电流侦测单元所输出的导通电流值及实时地计算电流总值；所述控制单元还用于将所述电流总值与所述目标电流值进行比较，并根据比较结果对应调整所述脉冲调变信号的占空比大小，以使得所述电流总值等于所述目标电流值。
2.如权利要求1所述的负载模拟电路，其特征在于，所述负载模拟电路还包括一显示单元，所述显示单元用于实时地显示所述控制单元所计算出的电流总值。
3.如权利要求1所述的负载模拟电路，其特征在于，所述负载单元包括若干负载模块，每一负载模块均用于接收所述电压信号，并根据所接收的电压信号产生所述导通电流。
4.如权利要求3所述的负载模拟电路，其特征在于，所述电流侦测单元包括若干侦测模块，每一侦测模块与所述若干负载模块的数量相同且一一对应连接，每一侦测模块分别用于侦测对应连接的负载模块的导通电流，并分别输出一导通电流值。
5.如权利要求4所述的负载模拟电路，其特征在于，每一负载模块均包括电子开关、第一电阻及第二电阻，所述电子开关的第一端连接至所述电压调变单元以接收所述电压信号，所述电子开关的第一端还通过所述第一电阻接地，所述电子开关的第二端通过所述第二电阻连接至一第一电源，所述电子开关的第三端接地。
6.如权利要求5所述的负载模拟电路，其特征在于，所述第二电阻的两端分别连接至对应的侦测模块。
7.如权利要求6所述的负载模拟电路，其特征在于，每一侦测模块均包括侦测芯片及电容，所述侦测芯片包括电源引脚、参考引脚、接地引脚、第一输入引脚、第二输入引脚及输出引脚，所述侦测芯片的电源引脚连接一第二电源，并通过所述电容接地，所述侦测芯片的参考引脚及接地引脚均接地，所述侦测芯片的第一输入引脚及第二输入引脚分别对应连接至所述第二电阻的两端，所述侦测芯片的输出引脚连接至所述控制单元。
8.如权利要求7所述的负载模拟电路，其特征在于，所述电子开关为N沟道增强型场效应管。
9.如权利要求8所述的负载模拟电路，其特征在于，所述电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应于所述N沟道增强型场效应管的栅极、漏极及源极。
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