CN111313390A - 一种功率板卡的保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率板卡的保护系统，包括：供电模块，设有电能输出端，所述电能输出端与功率板卡的供电端连接，所述电能输出端用于输出第一电压和第二电压，所述第二电压低于所述第一电压；所述功率板卡用于给功率管提供测试电压和测试电流，所述测试电压加载到功率管的漏源极之间，所述测试电流流过功率管的漏源极；所述保护系统还包括：当所述第一电压作用在功率板卡的供电端时，则：获取功率板卡的实时输出电流和实时输出电压；从所述实时输出电流和实时输出电压中求出功率板卡的实时输出功率；计算功率累积值，当所述功率累积值≥功率累积值阈值时，则将电能输出端的输出电压切换成第二电压。本保护系统主要用于测试中的保护工作。

Description

一种功率板卡的保护系统

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种功率板卡的保护系统。

背景技术

功率板卡是给被测试器件（DUT）提供测试电流和测试电压的设备。在对功率管的导通电阻进行测试时，功率板卡用于给功率管提供测试电压和测试电流，所述测试电压加载到功率管的漏源极之间，所述测试电流流过功率管的漏源极。为此，当给功率管进行测试时，当功率板卡的输出功率过大时，则会对功率管造成危险。现有的做法一般是通过测量功率板卡的输出电流和输出电压，根据输出电流和输出电压求出功率板卡的实时输出功率，将实时输出功率与预先设置的阈值进行比较，当实时输出功率大于所述预先设置的阈值时，则认为需要进行保护动作。但是，这种方式执行起来准确度不高，无法真实反映出当前功率板卡的功率情况，往往容易存在误保护、误动作，给功率管测试造成影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率板卡的保护系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种功率板卡的保护系统，包括：

供电模块，设有电能输出端，所述电能输出端与功率板卡的供电端连接，所述电能输出端用于输出第一电压和第二电压，所述第二电压低于所述第一电压；

所述功率板卡用于给功率管提供测试电压和测试电流，所述测试电压加载到功率管的漏源极之间，所述测试电流流过功率管的漏源极；

所述保护系统还包括控制模块，所述控制模块用于检测到电能输出端的电压为第一电压时，获取功率板卡的实时输出功率，计算预设时间内的功率累积值，当功率累积值大于阈值时，控制供电模块输出第二电压。

进一步，所述功率累积值的计算方法为：

，P表示为功率累积值，p（t）表示为实时输出功率，t1表示为预设的计算初始时间，t2表示为预设的计算终止时间，所述功率累积值阈值为预先设置。

进一步，所述供电模块包括：变压器、第一控制开关、第二控制开关、第一二极管和第二二极管，所述变压器的输出侧设有第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈；

所述第一线圈通过第一控制开关与第一整流滤波电路连接，所述第一整流滤波电路的正极输出端与功率板卡的供电端正极连接，所述第一二极管的阴极与第一整流滤波电路的正极输出端连接，所述第一二极管的阳极与第一整流滤波电路的负极输出端连接；

所述第二线圈与第二整流滤波电路连接，所述第二整流滤波电路的正极输出端与第一整流滤波电路的负极输出端连接;

所述第三线圈与第三整流滤波电路连接，所述第三整流滤波电路的正极输出端与第二整流滤波电路的负极输出端连接;

所述第四线圈与第四整流滤波电路连接，所述第四整流滤波电路的正极输出端与第三整流滤波电路的负极输出端连接，所述第四整流滤波电路的负极输出端分别与第二二极管的阳极和功率板卡的供电端负极连接，所述第二二极管的阴极与第四整流滤波电路的正极输出端连接；

所述第一控制开关和第二控制开关用于切换供电模块的输出电压，当第一控制开关和第二控制开关闭合时，所述供电模块输出第一电压；当第一控制开关和第二控制开关断开时，所述供电模块输出第二电压。

利用改变线圈接入的方式实现从第一电压和第二电压之间的转变，整体结构简单，操作性强。

进一步，所述第一整流滤波电路包括：第一LC低通滤波器、第一整流桥和第一π型滤波器，所述第一LC低通滤波器用于对第一整流桥的输入端进行前级滤波，所述第一π型滤波器用于对第一整流桥的输出端进行后级滤波。

通过在第一整流桥的前级就设置了第一LC低通滤波器，通过第一LC低通滤波器对这些低频率谐波进行有效过滤，从而避免谐波干扰。

进一步，所述第二整流滤波电路包括：第二LC低通滤波器、第二整流桥和第二π型滤波器，所述第二LC低通滤波器用于对第二整流桥的输入端进行前级滤波，所述第二π型滤波器用于对第二整流桥的输出端进行后级滤波。

通过在第二整流桥的前级就设置了第二LC低通滤波器，通过第二LC低通滤波器对这些低频率谐波进行有效过滤，从而避免谐波干扰。

进一步，所述第三整流滤波电路包括：第三LC低通滤波器、第三整流桥和第三π型滤波器，所述第三LC低通滤波器用于对第三整流桥的输入端进行前级滤波，所述第三π型滤波器用于对第三整流桥的输出端进行后级滤波。

通过在第三整流桥的前级就设置了第三LC低通滤波器，通过第三LC低通滤波器对这些低频率谐波进行有效过滤，从而避免谐波干扰。

进一步，所述第四整流滤波电路包括：第四LC低通滤波器、第四整流桥和第四π型滤波器，所述第四LC低通滤波器用于对第四整流桥的输入端进行前级滤波，所述第四π型滤波器用于对第四整流桥的输出端进行后级滤波。

通过在第四整流桥的前级就设置了第四LC低通滤波器，通过第四LC低通滤波器对这些低频率谐波进行有效过滤，从而避免谐波干扰。

进一步，所述第一LC低通滤波器的前级设有第一压敏电阻。

进一步，所述第四LC低通滤波器的前级设有第二压敏电阻。

本发明的有益效果是：通过引入功率累积值，从而正确的反映出功率板卡的真实情况，避免误保护、误动作的情况。同时，通过在功率板卡的供电源头上来限制功率板卡的供电这种方式，以最快的速度达到降低功率板卡的输出功率的目的，使得对功率板卡和被测器件得到最及时的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是功率板卡的保护系统的系统原理图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参考图1，一种功率板卡的保护系统，包括：

供电模块，所述供电模块设有电能输出端，所述电能输出端与功率板卡100的供电端连接，所述电能输出端用于输出第一电压和第二电压，所述第二电压低于所述第一电压；

功率板卡100用于给功率管提供测试电压和测试电流，所述测试电压加载到功率管的漏源极之间，所述测试电流流过功率管的漏源极；

所述保护系统还包括控制模块(未画出)；所述控制模块用于包括：检测到电能输出端的电压为第一电压时，获取功率板卡的实时输出功率，计算预设时间内的功率累积值，当功率累积值大于阈值时，控制供电模块输出第二电压。具体为：获取功率板卡100的实时输出电流和实时输出电压；从所述实时输出电流和实时输出电压中求出功率板卡100的实时输出功率；计算功率累积值，当所述功率累积值≥功率累积值阈值时，则将电能输出端的输出电压切换成第二电压，所述功率累积值为：

，P表示为功率累积值，p（t）表示为实时输出功率，t1表示为预设的计算初始时间，t2表示为预设的计算终止时间，所述功率累积值阈值为预先设置，其中，

。

通过对功率板卡100的输出电流和输出电压进行实时采集，从而得到实时输出电流和实时输出电压，通过将实时输出电流和实时输出电压相乘便得到了实时输出功率。通过研究发现，为了更加好的评价功率板卡100的输出功率情况，并依赖该输出功率情况来进行功率保护，本发明通过引出功率累积值，通过功率累积值来评价功率输出情况。具体的，所述功率累积值为：

，P表示为功率累积值，p（t）表示为实时输出功率，t1表示为预设的计算初始时间，t2表示为预设的计算终止时间，所述功率累积值阈值为预先设置，其中，

。

该功率累积值主要是通过评价实时输出功率在一个预定的时间段中的功率累积情况。其中，功率累积值阈值的设置跟DUT有关，将功率板卡100用于测试功率管，然后记录在功率管正常状态时的功率板卡100的输出功率和测试时间。将所述输出功率和测试时间相乘得到功率累积值阈值。通过功率累积值阈值作为参考标准，当功率累积值≥功率累积值阈值时，则说明功率板卡100处于一个不正常的状态。其中，关于t1和t2的设置，一般是在整个测试过程中，设置多个时间段。由于功率累积值具有一定的滞后性，该滞后过大则是不允许的。通过研究发现，在功率管的测试环境中，将滞后性控制在100ms以内，则利用功率累积值作为评价是效果比较好的。当功率板卡100不正常时，及时将功率板卡100的供电电压降低，由于功率板卡100的供电电压降低了，使得整个功率板卡100的输出功率自然会降低。通过在功率板卡100的供电源头上来限制功率板卡100的供电。这种方式可以以最快的速度达到降低功率板卡100的输出功率的目的，使得对功率板卡100和被测器件得到最及时的保护。

本发明通过引入功率累积值，从而正确的反映出功率板卡100的真实情况，避免误保护、误动作的情况。同时，通过在功率板卡100的供电源头上来限制功率板卡100的供电这种方式，以最快的速度达到降低功率板卡100的输出功率的目的，使得对功率板卡100和被测器件得到最及时的保护。

在一些优选的实施例中，所述供电模块包括：变压器200、第一控制开关210、第二控制开关220、第一二极管610和第二二极管620，所述变压器200的输出侧设有第一线圈101、第二线圈102、第三线圈103和第四线圈104；所述第一线圈101通过第一控制开关210与第一整流滤波电路连接，所述第一整流滤波电路的正极输出端与功率板卡100的供电端正极HV+连接，所述第一二极管610的阴极与第一整流滤波电路的正极输出端连接，所述第一二极管610的阳极与第一整流滤波电路的负极输出端连接；所述第二线圈102与第二整流滤波电路连接，所述第二整流滤波电路的正极输出端与第一整流滤波电路的负极输出端连接，所述第三线圈103与第三整流滤波电路连接，所述第三整流滤波电路的正极输出端与第二整流滤波电路的负极输出端连接，所述第四线圈104与第四整流滤波电路连接，所述第四整流滤波电路的正极输出端与第三整流滤波电路的负极输出端连接，所述第四整流滤波电路的负极输出端分别与第二二极管620的阳极和功率板卡100的供电端负极HV-连接，所述第二二极管620的阴极与第四整流滤波电路的正极输出端连接；所述第一控制开关210和第二控制开关220用于切换供电模块的输出电压，当第一控制开关210和第二控制开关220闭合时，所述供电模块输出第一电压；当第一控制开关210和第二控制开关220断开时，所述供电模块输出第二电压。当第一控制开关210和第二控制开关220闭合时，第一线圈101、第二线圈102、第三线圈103和第四线圈104产生的电压差串联成为第一电压，第一电压记载到功率板卡100的供电端正极HV+和功率板卡100的供电端负极HV-。

当供电模块工作时，变压器200的输入侧输入市电AC220V。需要将第一电压改变成第二电压时，通过控制模块控制第一控制开关210和第二控制开关220。将第一控制开关210和第二控制开关220断开，这样就可以让第一线圈101和第四线圈104不工作，只有第二线圈102的电压差和第三线圈103的电压差串联形成第二电压，并加载到功率板卡100的供电端正极HV+和功率板卡100的供电端负极HV-。本实施例通过切除第一控制开关210和第二控制开关220，利用让部分线圈不工作的方式实现从第一电压到第二电压的转变，该方式结构简单，操作性强。

在一些优选的实施例中，所述第一整流滤波电路包括：第一LC低通滤波器310、第一整流桥410和第一π型滤波器510，所述第一LC低通滤波器310用于对第一整流桥410的输入端进行前级滤波，所述第一π型滤波器510用于对第一整流桥410的输出端进行后级滤波。所述第二整流滤波电路包括：第二LC低通滤波器320、第二整流桥420和第二π型滤波器520，所述第二LC低通滤波器320用于对第二整流桥420的输入端进行前级滤波，所述第二π型滤波器520用于对第二整流桥420的输出端进行后级滤波。所述第三整流滤波电路包括：第三LC低通滤波器330、第三整流桥430和第三π型滤波器530，所述第三LC低通滤波器330用于对第三整流桥430的输入端进行前级滤波，所述第三π型滤波器530用于对第三整流桥430的输出端进行后级滤波。所述第四整流滤波电路包括：第四LC低通滤波器340、第四整流桥440和第四π型滤波器540，所述第四LC低通滤波器340用于对第四整流桥440的输入端进行前级滤波，所述第四π型滤波器540用于对第四整流桥440的输出端进行后级滤波。

在上述实施例中，最大的发明点是通过设置在整流桥设置前级低通滤波这种方式，所述前级低通滤波，指的是在整流桥的输入端前设置低通滤波器。以第一整流滤波电路为例子，通过设置第一LC低通滤波器310作为第一整流桥410的前级低通滤波。

之所以在第一整流桥410的前级设置第一LC低通滤波器310，主要是由本发明的供电模块的结构所带来的改进，由于本发明的供电模块采用的是利用变压器200的输出侧删减线圈的方式来实现将第一电压转成第二电压。由于在删减线圈的过程中，会产生很多干扰的谐波，这种干扰谐波主要是以低频率谐波为主，如果这些低频率谐波不加去除的进入到整流桥，就会产生额外的其他频率的谐波，改变整个谐波的频率成分，这样去除起来就更加困难了。为此，本发明在整流桥的前级就设置了LC低通滤波器，通过LC低通滤波器对这些低频率谐波进行有效过滤，从而避免谐波干扰。

在一些优选的实施例中，所述第一LC低通滤波器310的前级设有第一压敏电阻201。所述第四LC低通滤波器340的前级设有第二压敏电阻202。通过第一压敏电阻201对第一LC低通滤波器310进行保护。通过第二压敏电阻202对第四LC低通滤波器340进行保护。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种功率板卡的保护系统，其特征在于，包括：

供电模块，设有电能输出端，所述电能输出端与功率板卡的供电端连接，所述电能输出端用于输出第一电压和第二电压，所述第二电压低于所述第一电压；

所述功率板卡用于给功率管提供测试电压和测试电流，所述测试电压加载到功率管的漏源极之间，所述测试电流流过功率管的漏源极；

所述保护系统还包括控制模块，所述控制模块用于检测到电能输出端的电压为第一电压时，获取功率板卡的实时输出功率，计算预设时间内的功率累积值，当功率累积值大于阈值时，控制供电模块输出第二电压。

2.根据权利要求1所述的一种功率板卡的保护系统，其特征在于：所述功率累积值的计算方法为：

，P表示为功率累积值，p（t）表示为实时输出功率，t1表示为预设的计算初始时间，t2表示为预设的计算终止时间，所述功率累积值阈值为预先设置。

3.根据权利要求1所述的一种功率板卡的保护系统，其特征在于：所述供电模块包括：变压器、第一控制开关、第二控制开关、第一二极管和第二二极管，所述变压器的输出侧设有第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈；

所述第一线圈通过第一控制开关与第一整流滤波电路连接，所述第一整流滤波电路的正极输出端与功率板卡的供电端正极连接，所述第一二极管的阴极与第一整流滤波电路的正极输出端连接，所述第一二极管的阳极与第一整流滤波电路的负极输出端连接；

所述第二线圈与第二整流滤波电路连接，所述第二整流滤波电路的正极输出端与第一整流滤波电路的负极输出端连接;

所述第三线圈与第三整流滤波电路连接，所述第三整流滤波电路的正极输出端与第二整流滤波电路的负极输出端连接;

所述第四线圈与第四整流滤波电路连接，所述第四整流滤波电路的正极输出端与第三整流滤波电路的负极输出端连接，所述第四整流滤波电路的负极输出端分别与第二二极管的阳极和功率板卡的供电端负极连接，所述第二二极管的阴极与第四整流滤波电路的正极输出端连接；

所述第一控制开关和第二控制开关用于切换供电模块的输出电压，当第一控制开关和第二控制开关闭合时，所述供电模块输出第一电压；当第一控制开关和第二控制开关断开时，所述供电模块输出第二电压。

4.根据权利要求3所述的一种功率板卡的保护系统，其特征在于：所述第一整流滤波电路包括：第一LC低通滤波器、第一整流桥和第一π型滤波器，所述第一LC低通滤波器用于对第一整流桥的输入端进行前级滤波，所述第一π型滤波器用于对第一整流桥的输出端进行后级滤波。

5.根据权利要求3所述的一种功率板卡的保护系统，其特征在于：所述第二整流滤波电路包括：第二LC低通滤波器、第二整流桥和第二π型滤波器，所述第二LC低通滤波器用于对第二整流桥的输入端进行前级滤波，所述第二π型滤波器用于对第二整流桥的输出端进行后级滤波。

6.根据权利要求3所述的一种功率板卡的保护系统，其特征在于：所述第三整流滤波电路包括：第三LC低通滤波器、第三整流桥和第三π型滤波器，所述第三LC低通滤波器用于对第三整流桥的输入端进行前级滤波，所述第三π型滤波器用于对第三整流桥的输出端进行后级滤波。

7.根据权利要求3所述的一种功率板卡的保护系统，其特征在于：所述第四整流滤波电路包括：第四LC低通滤波器、第四整流桥和第四π型滤波器，所述第四LC低通滤波器用于对第四整流桥的输入端进行前级滤波，所述第四π型滤波器用于对第四整流桥的输出端进行后级滤波。

8.根据权利要求4所述的一种功率板卡的保护系统，其特征在于：所述第一LC低通滤波器的前级设有第一压敏电阻。

9.根据权利要求7所述的一种功率板卡的保护系统，其特征在于：所述第四LC低通滤波器的前级设有第二压敏电阻。

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