CN111077359A - 一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电源测试领域的一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置及方法，包括程控直流电源，所述程控直流电源与带负载的被测电源连接并提供电能；电子负载，连接触发信号功能电路并用于输出脉冲电流；触发信号功能电路，与被测电源的负载输出回路串接以及连接信号采集装置；信号采集装置，脉冲电流通过触发信号功能电路产生触发信号，触发所述信号采集装置采集被测电源负载侧瞬态的输入端电压及输出端电压；上位机，连接并控制所述程控直流电源、电子负载以及信号采集装置的参数状态值。本发明能够快速精确地检测电源模块在排除热效应影响后的输出电压，适用性广，检测效率高，具有显著的进步。

Description

一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置及方法

技术领域

本发明涉及电源测试领域，具体是一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置及方法。

背景技术

低压大电流电源模块具有输出电压低、电流大的特点，尤其在低压差线性电源（LDO）领域，在常温重载情况下模块局部温升过快，会导致等效测试环境温度的快速改变，影响半导体特性，等效于模块在局部高温的条件下进行的测试，不符合常温测试的条件预设。因此，为排除此效应的干扰，需要重载维持的时间足够小，这样在极短时间内模块局部温升可以忽略不计的条件下进行输出电压的测试，即为真实的常温环境状态下的重载输出电压，并需要采用特殊方法和手段保证输出电压的真实有效和精确。因此，有必要排除温度影响，精确测量电源模块在真实常温环境状态下的重载输出电压情况。

针对此，申请人提出一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置，包括程控直流电源，所述程控直流电源与带负载的被测电源连接并提供电能；电子负载，连接触发信号功能电路并用于输出脉冲电流；触发信号功能电路，与被测电源的负载输出回路串接以及连接信号采集装置；信号采集装置，脉冲电流通过触发信号功能电路产生触发信号，触发所述信号采集装置采集被测电源负载侧瞬态的输入端电压及输出端电压；上位机，连接并控制所述程控直流电源、电子负载以及信号采集装置的参数状态值。

作为本发明的改进方案，为了进一步地便于触发信号功能电路变换脉冲信号, 所述触发信号功能电路包括感应线圈N，所述感应线圈N的原边绕组Npp与所述被测电源的负载输出回路串接，其副边绕组Nss的同名端连接至二极管V2的阳极端以及二极管V3的阴极端；所述二极管V2的阴极端与电阻R1串联后连接至三极管V1的基极，所述二极管V3的阳极端串联电阻R3后连接至副边绕组Nss的非同名端；所述二极管V2的阴极端与副边绕组Nss的非同名端之间并联有电容C以及电阻R2，所述原边绕组的非同名端与三极管V1的发射极连接，所述三极管V1的集电极与发射极分别与信号采集装置连接。

作为本发明的改进方案，为了进一步地便于信号采集装置采集瞬态电压，所述信号采集装置包括数字万用表，所述数字万用表的外部触发端子的正负极分别与三极管V1的集电极、发射极连接。

作为本发明的改进方案，为了进一步地便于通过上位机调整电子负载、程控直流模块及信号采集装置的参数，所述上位机包括用于调整所述程控直流电源、电子负载以及信号采集装置参数状态的人机交互面板以及底层测试程序单元，所述底层测试程序包括电子负载设置和触发指令模块、数字万用表参数设置和数据读取模块。

一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试方法，包括步骤：

S1：程控直流电源提供电能，被测电源在正常空载或轻载下进入工作模式；

S2：上位机控制电子负载输出符合预设值的脉冲电流，脉冲电流通过触发信号功能电路产生触发信号；

S3：在触发信号的触发下，信号采集装置采集被测电源负载侧的瞬态输入电压Vin的值；

S4：改变被测电源为重载状态，上位机控制程控直流电源施加在被测电源侧的电压大小，重复S2-S3步骤，间隔校准瞬态输入电压Vin，使稳定保持并满足在重载状态下；

S5：通过信号采集装置采集被测电源负载侧的输出端电压值Vo，此时的输出端电压值Vo即为负载脉冲条件下的瞬态输出电压。

有益效果：本发明适用于电源模块在带ms级脉冲负载情况下测试其瞬态输出电压，能够快速精确地检测电源模块在排除热效应影响后的输出电压，适用性广，检测效率高，具有显著的进步。

附图说明

图1为本发明的测试框图；

图2为本发明的触发信号功能电路图；

图3为本发明人机交互面板图；

图4为本发明的底层测试程序单元结构图；

图5为本发明测试时的逻辑顺序图。

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。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，都属于本发明保护的范围。

实施例1，参见图1，一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置，包括程控直流电源，所述程控直流电源与带负载的被测电源连接并提供电能；电子负载，连接触发信号功能电路并用于输出脉冲电流；触发信号功能电路，与被测电源的负载输出回路串接以及连接信号采集装置；信号采集装置，脉冲电流通过触发信号功能电路产生触发信号，触发所述信号采集装置采集被测电源负载侧瞬态的输入端电压及输出端电压；上位机，连接并控制所述程控直流电源、电子负载以及信号采集装置的参数状态值。

本实施例中，上位机设置参数，控制电子负载生成ms级脉冲负载，并直接生成脉冲电流。本实施例中的电子负载设置成动态模式，该模式下选择脉冲动态模式，然后即可设置脉冲电流的参数：起始值、最终值、脉冲最高值，以及时间参数：脉冲宽度值。

然后上位机令电子负载发出触发指令，电子负载即按照设置参数发出相应的脉冲电流，电子负载的最大电流斜率不小于5×10⁵A/s，触发信号功能电路将脉冲负载电流转换成触发信号，信号采集装置进行ms级瞬态信号采集，并在上位机上显示测试结果。

进一步地，如图2所示，所述触发信号功能电路包括感应线圈N，所述感应线圈N的原边绕组Npp与所述被测电源的负载输出回路串接，其副边绕组Nss的同名端连接至二极管V2的阳极端以及二极管V3的阴极端；所述二极管V2的阴极端与电阻R1串联后连接至三极管V1的基极，所述二极管V3的阳极端串联电阻R3后连接至副边绕组Nss的非同名端；所述二极管V2的阴极端与副边绕组Nss的非同名端之间并联有电容C以及电阻R2，所述原边绕组的非同名端与三极管V1的发射极连接，所述三极管V1的集电极与发射极分别与信号采集装置连接。

触发信号功能电路中的感应线圈N用于将脉冲电流电流信号转换成高电平电压信号，高电平信号驱使三极管V1导通，生成下降沿信号触发信号采集装置进行信号采集。

本实施例中，被测电路输出重载为5A，与此对应的感应线圈N的初次级线圈匝比典型值为2:100。当输出重载为其他值（或大于5A，或小于5A），该匝比值需要对应调整。

进一步地，所述信号采集装置包括数字万用表，所述数字万用表的外部触发端子的正负极分别与三极管V1的集电极、发射极连接。数字万用表可以设置多个并具有外部触发端口，且其外部触发端子的正负极分别与三极管V1的集电极、发射极连接，每一个数字万用表分别采集被测电源负载侧的一个瞬态电压参数，数字万用表的测量积分时间具有不大于0.02PLC的能力。

该能力是用来衡量数字万用表采集速度和积分分辨率的能力，本实施例中，数字万用表的测量积分时间能力优选地设置成0.02PLC，可以精确测试5ms时间内的电压，选择其他的诸如0.1PLC，1PLC等，则测试效果较差，其积分时间过长超过了5ms，被测电源负载侧测出来的有效电压值权重包含了5ms外的电压值，所测的电压被5ms外的电压稀释掉，因此误差较大。

进一步地，参见图3-4，所述上位机包括用于调整所述程控直流电源、电子负载以及信号采集装置参数状态的人机交互面板以及底层测试程序单元，人机交互前面板包括地址设置控件（仪器地址）、参数设置控件（参数设置）、程序检错控件（错误输出）和测试结果显示控件（测试结果），所述底层测试程序包括电子负载设置和触发指令模块、数字万用表参数设置和数据读取模块。

一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试方法，如图5所示，包括步骤：

S1：程控直流电源提供电能，被测电源在正常空载或轻载下进入工作模式；在此所指的被测电源正常空载或轻载下的输出电流跃变的差值不大于5A。

S2：上位机控制电子负载输出符合预设值的脉冲电流，脉冲电流通过触发信号功能电路产生触发信号；

S3：在触发信号的触发下，信号采集装置采集被测电源负载侧的瞬态输入电压Vin的值，即为在脉冲负载期间的测试点电压

S4：改变被测电源为重载状态，上位机控制程控直流电源施加在被测电源侧的电压大小，重复S2-S3步骤，间隔校准瞬态输入电压Vin，使稳定保持并满足在重载状态下；

由于被测电源负载侧与被测电源的供电侧之间存在一定的压差，当程控直流电源提供给被测电源的供电电压较小时，从被测电源供电侧到负载侧的压差值会较大，致使在重载状态时负载侧的瞬态输入电压Vin较小，不能使负载正常运作。信号采集装置采集瞬态输入电压Vin后，反馈到上位机，上位机控制程控直流电源增大提供被测电源的电压，使得被测电源能够在重载状态下支撑起负载的稳定运行，即使瞬态输入电压Vin稳定保持并满足在重载状态下，即可开始对于瞬态输出电压Vo的测试。

S5：通过信号采集装置采集被测电源负载侧的输出端电压值Vo，此时的输出端电压值Vo即为负载脉冲条件下的瞬态输出电压。

本发明适用于电源模块在带ms级脉冲负载情况下测试其瞬态输出电压，能够快速精确地检测电源模块在排除热效应影响后的输出电压，适用性广，检测效率高，具有显著的进步。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置，其特征在于，包括程控直流电源，所述程控直流电源与带负载的被测电源连接并提供电能；电子负载，连接触发信号功能电路并用于输出脉冲电流；触发信号功能电路，与被测电源的负载输出回路串接以及连接信号采集装置；信号采集装置，脉冲电流通过触发信号功能电路产生触发信号，触发所述信号采集装置采集被测电源负载侧瞬态的输入端电压及输出端电压；上位机，连接并控制所述程控直流电源、电子负载以及信号采集装置的参数状态值。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置，其特征在于，所述触发信号功能电路包括感应线圈N，所述感应线圈N的原边绕组Npp与所述被测电源的负载输出回路串接，其副边绕组Nss的同名端连接至二极管V2的阳极端以及二极管V3的阴极端；所述二极管V2的阴极端与电阻R1串联后连接至三极管V1的基极，所述二极管V3的阳极端串联电阻R3后连接至副边绕组Nss的非同名端；所述二极管V2的阴极端与副边绕组Nss的非同名端之间并联有电容C以及电阻R2，所述原边绕组的非同名端与三极管V1的发射极连接，所述三极管V1的集电极与发射极分别与信号采集装置连接。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置，其特征在于，所述信号采集装置包括数字万用表，所述数字万用表的外部触发端子的正负极分别与三极管V1的集电极、发射极连接。

4.根据权利要求3所述的一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试装置，其特征在于，所述上位机包括用于调整所述程控直流电源、电子负载以及信号采集装置参数状态的人机交互面板以及底层测试程序单元，所述底层测试程序包括电子负载设置和触发指令模块、数字万用表参数设置和数据读取模块。

5.一种脉冲负载下的瞬态电压精确测试方法，其特征在于，包括步骤：

S1：程控直流电源提供电能，被测电源在正常空载或轻载下进入工作模式；

S2：上位机控制电子负载输出符合预设值的脉冲电流，脉冲电流通过触发信号功能电路产生触发信号；

S3：在触发信号的触发下，信号采集装置采集被测电源负载侧的瞬态输入电压Vin的值；

S4：改变被测电源为重载状态，上位机控制程控直流电源施加在被测电源侧的电压大小，重复S2-S3步骤，间隔校准瞬态输入电压Vin，使稳定保持并满足在重载状态下；

S5：通过信号采集装置采集被测电源负载侧的输出端电压值Vo，此时的输出端电压值Vo即为负载脉冲条件下的瞬态输出电压。

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