CN111817098B

CN111817098B - 一种电子负载

Info

Publication number: CN111817098B
Application number: CN202010891650.5A
Authority: CN
Inventors: 刘生良; 曾凡军
Original assignee: Shanghai Enflame Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Suiyuan Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2040-08-31
Also published as: CN111817098A

Abstract

本发明提供的电子负载，应用于电力电子技术领域，该电子负载包括连接组件和用于拉载负载电流的负载组件，连接组件包括多个互联连接件，连接组件的互联输出口与负载组件的电流接口相连，连接组件的互联输入口与待测设备的负载接口相连，且各互联连接件对应的连通路径呈直线，本发明提供的负载组件直接通过连接组件与待测设备相连，不再使用线缆连接，并且各互联连接件对应的连通路径呈直线，各互联连接件共同分担负载电流，使得连接组件整体呈现的电感值有效降低，从而降低电子负载拉载负载电流的阻抗，提高电子负载拉载负载电流的能力，满足测试需求，同时，负载组件和连接组件可重复使用，有助于降低测试成本。

Description

一种电子负载

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电子负载。

背景技术

直流电子负载广泛应用于单路或多路DC/DC变换器、充电器、直流电源等电子设备的负载性能测试，通过直流电子负载模拟前述各电子设备在实际使用时所连接的用电负载，测试电子设备的负载性能。

在诸多测试项目中，电流斜率是非常重要的一项指标，它能够直观的反应电子设备响应用电负载用电需求的能力，而且，随着ASIC技术的发展，电流斜率的测试指标已经提高到数百A/us到数千A/us。为完成对电子设备的电流斜率测试，同样要求电子负载能够满足这一测试需求。

然而，在现有的测试过程中，电子负载与被测设备大都通过线缆连接，这些线缆引入了大量的寄生电感，而寄生电感会严重影响电子负载拉载负载电流变化的能力，导致电子负载无法满足实际应用中，数百A/us到数千A/us这样大电流斜率的测试需求。

发明内容

本发明提供一种电子负载，用于拉载负载电流的负载组件通过连接组件与待测设备相连，不再使用线缆连接，从而避免引入线缆的寄生电感，提高电子负载拉载负载电流的能力，满足测试需求，同时，负载组件和连接组件可重复使用，有助于降低测试成本。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

本发明提供一种电子负载，包括：负载组件和连接组件，其中，

所述负载组件用于拉载负载电流；

所述连接组件包括多个互联连接件；

各所述互联连接件的一端共同构成所述连接组件的互联输出口，各所述互联连接件的另一端共同构成所述连接组件的互联输入口；

所述互联输出口与所述负载组件的电流接口相连，所述互联输入口与待测设备的负载接口相连，且各所述互联连接件对应的连通路径呈直线。

可选的，所述连接组件包括：互联板和转换板，其中，

所述互联板包括互联PCB基板和多个按预设规则排布于所述互联PCB基板的第一连接件；

各所述第一连接件垂直贯穿所述互联PCB基板；

所述转换板包括转换PCB基板和多个按所述预设规则排布于所述转换PCB基板的第二连接件，且所述第二连接件与所述第一连接件的数量相同；

各所述第二连接件垂直贯穿所述转换PCB基板；

所述互联板的各所述第一连接件分别与所述转换板上对应位置的第二连接件相连；

任一对具有连接关系的第一连接件和第二连接件，构成所述互联连接件。

可选的，所述第一连接件的两端可弹性形变。

可选的，在所述待测设备的负载接口设置有芯片座的情况下，所述转换板与所述芯片座活动连接。

可选的，在所述待测设备的负载接口未设置芯片座的情况下，所述转换板与所述负载接口固定连接。

可选的，所述负载组件包括：负载模块和负载板，其中，

所述负载板包括负载PCB基板和多个排布于所述负载PCB基板的第三连接件；

各所述第三连接件垂直贯穿所述负载PCB基板；

各所述第三连接件的一端与所述负载模块相连，各所述第三连接件的另一端共同构成所述负载组件的电流接口；

所述负载模块用于拉载负载电流。

可选的，所述负载组件和所述连接组件通过预设定位结构组装。

可选的，所述负载模块采用表面贴装器件SMD。

可选的，本发明提供的电子负载还包括：散热器，其中，

所述散热器与所述负载模块的外表面相接触。

可选的，所述负载模块集成有电流采集电路。

本发明提供的电子负载，包括连接组件和用于拉载负载电流的负载组件，其中，连接组件包括多个互联连接件，各互联连接件的一端共同构成连接组件的互联输出口，各互联连接件的另一端共同构成连接组件的互联输入口；互联输出口与负载组件的电流接口相连，互联输入口与待测设备的负载接口相连，即负载组件通过连接组件与待测设备相连，且各互联连接件对应的连通路径呈直线，在负载组件拉载负载电流时，连接组件内各互联连接件所流过电流之和即负载电流。

与现有技术相比，本发明提供的负载组件直接通过连接组件与待测设备相连，不再使用线缆连接，并且连接组件中各互联连接件对应的连通路径呈直线，可有效减少现有技术中连接线缆引入的寄生电感，同时，各互联连接件在连接负载组件和待测设备之后呈并联关系，共同分担负载电流，相当于多个并联连接的电感支路，使得连接组件整体呈现的电感值进一步降低，从而有效降低待测设备与负载组件之间的电感量，降低电子负载拉载负载电流的阻抗，提高电子负载拉载负载电流的能力，满足测试需求。

进一步的，负载组件和连接组件与待测设备可拆卸连接，在建立上述连接关系并完成测试后，即可将负载组件和连接组件拆除，对下一待测设备进行测试，从而实现负载组件和连接组件的重复使用，进一步降低测试成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1是本发明实施例提供的一种电子负载的结构框图；

图2是本发明实施例提供的另一种电子负载的结构框图；

图3是本发明实施例提供的转换板的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的再一种电子负载的结构框图；

图5是本发明实施例提供的又一种电子负载的结构框图；

图6是本发明实施例提供的另一种电子负载的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

可选的，参见图1，图1是本发明实施例提供的一种电子负载的结构框图，如图1所示，本发明实施例提供的电子负载包括：负载组件10和连接组件20，其中，

连接组件20包括多个互联连接件，各互联连接件均用来传输测试时负载电流，每一个互联连接件对应一个传输负载电流的连通路径，为了有效降低互联连接件自身的寄生电感，本发明实施例提供的各互联连接件所对应的连通路径呈直线。现有技术中待测设备与电子负载都是通过连接线缆连接的，由于连接线缆较长，其所对应的连通路径是呈曲线的，根据电感的基本原理可知，与本发明实施例提供的连通路径呈直线的互联连接件相比，现有技术中使用的连接线缆会引入大量的寄生电感。

进一步的，各互联连接件的一端共同构成连接组件20的互联输出口，该互联输出口与负载组件10的电流接口相连，相应的，各互联连接件的另一端共同构成连接组件20的互联输入口，该互联输入口与待测设备30的负载接口相连，即待测设备30通过连接组件20与负载组件10相连。

在对待测设备30进行测试时，负载组件10用于拉载负载电流，完成对待测设备30的测试。可以想到的是，在连接组件20与待测设备30以及负载组件10建立上述连接关系之后，连接组件20内部的多个互联连接件相互之间将成为并联关系，各互联连接件中流过的负载电流之和，即为负载电流。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的负载组件直接通过连接组件与待测设备相连，不再使用线缆连接，并且连接组件中各互联连接件对应的连通路径呈直线，可有效减少现有技术中连接线缆引入的寄生电感，同时，各互联连接件在连接负载组件和待测设备之后呈并联关系，共同分担负载电流，相当于多个并联连接的电感支路，使得连接组件整体呈现的电感值进一步降低，从而有效降低待测设备与负载组件之间的电感量，降低电子负载拉载负载电流的阻抗，提高电子负载拉载负载电流的能力，满足测试需求。

在进行较大负载电流测试时，现有技术需要使用大载流面积的连接线缆，以满足负载电流的传输要求，导致连接线缆非常粗大，不仅成本高，而且进一步增加了寄生电感的总量，降低电子负载拉载负载电流的能力。而通过本发明实施例提供的电子负载，连接组件包括多个互联连接件，当需要进行较大负载电流测试时，只需增加互联连接件的数量即可，每个互联连接件的载流面积没有变化，不会越来越粗，也就不会出现寄生电感增大的问题，保证电子负载具有良好的拉载能力，同时，电子负载的整体成本不会明显升高。

可选的，参见图2，图2是本发明实施例提供的另一种电子负载的结构框图，在图2所示实施例中，给出一种更为具体的电子负载构成方式。

具体的，本发明实施例提供的电子负载中，连接组件20包括互联板210和转换板220，其中，

互联板210包括互联PCB基板2101和多个第一连接件2102。各第一连接件2102垂直贯穿互联PCB基板，并按预设规则排布于互联PCB基板。

转换板220包括转换PCB基板2201和多个第二连接件2202，并且，第二连接件2202的数量与第一连接件2102的数量相同。与互联板210类似，各第二连接件2202垂直贯穿转换PCB基板，并按照与互联板210同样的预设规则排布与转换PCB基板2201。

可选的，参见图3，图3是本发明实施例提供的转换板220的结构示意图，相对于图2而言，图3体现的是转换板220的俯视图。从图3中可以看出，在转换PCB基板2201的平面内，按照预设规则，均匀分布多个第二连接件2202。基于图3所示，需要强调说明的是，互联板210中的第一连接件2102按照相同的预设规则排布于互联PCB基板2101，因此，将会呈现出与图3相同的排布效果，并且互联板210中的各个第一连接件2102相互之间的距离与转换板220中各个第二连接件2202相互之间的距离也是完全相同的。

基于相同的预设规则排布第一连接件2102和第二连接件2202，可以确保互联板210的各第一连接件2102分别与转换板220上对应位置的第二连接件2202相连，并且各第一连接件2102所连接的第二连接件2202互不相同，即互联板210中的第一连接件2102与转换板220中的第二连接件2202呈一一对应的关系。任一对具有连接关系的第一连接件2102和第二连接件2202，构成相应的互联连接件。

需要说明的是，如前所述，连接组件20中各互联连接件的一端所构成的互联输出口需要与负载组件10的电流接口相连，同时，各互联连接件的另一端所构成的互联输入口需要与待测设备30的负载接口相连，这意味着，互联输出口与负载组件10的电流接口相适配，同时，互联输入口与待测设备30的负载接口相适配，因此，前述排布互联连接件所依据的预设规则，在实际应用中，应该是基于负载组件的电流接口，以及待测设备的负载接口设置的。考虑到实际应用中电流接口和负载接口都有相应的行业规范或企业自身的设计规范，在本发明各个实施例中，对于前述预设规则不做具体限定，可以根据实际应用需求灵活设置。

进一步的，负载组件10包括用于拉载负载电流的负载模块110和负载板120，其中，

负载板120包括负载PCB基板1201和多个排布于负载PCB基板1201的第三连接件1202，与前述互联板210、转换板220类似，负载板120中各第三连接件1202也是垂直贯穿负载PCB基板。在实际使用时，各第三连接件1202的一端与负载模块110相连，各第三连接件1202的另一端共同构成负载组件的电流接口。可以想到的是，为了便于连接，负载板120中各第三连接件1202在负载PCB基板上的排布，也是按照与转换板220相同的预设规则排布的。

可选的，负载组件10中的负载模块110与负载板120之间通过预埋锡球的方式的固定连接，即负载模块110焊接于负载板120的正面，当然，同样可以采用现有技术中的其他连接方式连接，比如，负载模块110可以直接贴装于负载板120正面等，本发明对于负载模块110与负载板120之间的具体连接方式不做限定。图2以及后续内容中的图4、图5和图6所示实施例中，均示出了采用预埋锡球的方式连接负载模块110与负载板120的实施例，对于其他连接方式并未示出，在具体连接时，可以参照现有技术实现。可以想到的是，负载模块110直接贴装于负载板120正面的连接方式，与预埋植球的连接方式相比，能够进一步降低引入的寄生电感量。

负载板120的背面采用LGA引脚，相应的，连接组件20中互联板210采用与负载板120的LGA引脚相适配的封装方式，转换板220的正面也需要采用与互联板210背面适配的封装方式。为了确保负载组件10与连接组件20之间的可靠连接，即负载板120、互联板210，以及转换板220三者之间的可靠连接，互联板210中的各个第一连接件2102的两端可弹性形变，当三者按照上述连接关系连接时，负载板120和转换板220同时压迫互联板210，使得第一连接件2102的两端发生弹性形变，通过弹性力确保各连接件之间可靠连接。

在实际应用中，待测设备30的负载接口（图2中以待测设备PCB基板示出）有可能设置有用于连接负载使用的芯片座，当然，也有可能未设置芯片座。在图2所示实施例中，待测设备30的负载接口设置有芯片座，芯片座焊接于待测设备PCB基板之上，此种情况下，连接组件20的转换板220与芯片座活动连接。因此，在图2所示实施例中，连接组件20中的互联板210和转换板220都是可以重复使用的。

本发明实施例提供的电子负载，在上述实施例的基础上，给出了负载组件、连接组件的可选构成方式，同时，本实施例提供的电子负载中，负载组件，特别是连接组件中的互联板和转换板都是可以重复使用的，有助于降低对待测设备进行测试时的测试成本。

可选的，参见图4，图4是本发明实施例提供的再一种电子负载的结构框图，在图4所示示例中，待测设备的负载接口没有设置连接负载的芯片座，此种情况下，连接组件20中转换板220需要与待测设备30的PCB基本直接连接。如图4所示，可以采用植入锡球的方式焊接连接。此种情况下，转换板220将变得不可重复使用，连接组件20中只有互联板210可以重复使用。

需要说明的是，对于图4所示实施例提供的电子负载的其他构成部分，以及各构成部分之间的连接关系、连接方式，均可以参照上述任一实施例实现，此处不再详述。

基于上述内容可以看出，在本发明各实施例中提供的互联板、转换板、负载板都是基于PCB技术实现的，因此，对于互联板、转换板、负载板的具体结构构造，特别是连接件与PCB基板之间的固定安装方式，本发明不做具体限定，可以参照现有技术实现。进一步的，由于连接组件中的互联板和转换板都是基于PCB技术实现的，当按照上述连接关系连接负载组件和待测设备时，负载组件与待测设备之间的连通路径非常短，特别是相对于现有记住中的连接线缆而言，基于电感基本原理可知，连通线路显著缩短，同时，配合多个互联连接件的设置，使得负载电流的流通路径变得短而多，因此，可以有效降低连通线路引入的寄生电感，从而确保负载组件拉载负载电流的能力。

可选的，在上述任一实施例中，负载组件和连接组件之间设置有预设定位结构，负载组件和连接组件通过预设定位结构组装在一起。作为一种可选的实现方式，可以在负载板上设置定位栓，同时在连接组件中的互联板和转换板上相应的位置设置定位孔，通过定位栓与定位孔的配合，简化各构成部件的组装过程。可选的，参见图5，图5是本发明实施例提供的又一种电子负载的结构框图，图5在图2所示示例的基础上，示例性的给出预设定位结构的构成方式。其中，负载板的背面设置有定位栓，互联板和转换板上设置有适配的定位孔。

当然，还可以采用现有技术中的其他定位结构，比如定位凸台与定位凹槽等，本发明对于预设定位结构的具体构成不做限定。

可选的，在上述任一实施例中，负载模块可采用SMD（Surface Mounted Devices，表面贴装器件），采用SMD的负载模块，与采用插件功率管的电子负载相比，寄生电感更低，同时，可以免去植球，直接焊接在负载板上，有助于进一步降低电气连接过程中的寄生电感。

进一步，对于采用SMD的负载模块而言，其散热面更为平整，便于散热器的安装，可以大大降低负载组件与散热器之间的热阻，提高散热效率。可选的，参见图6，图6是本发明实施例提供的另一种电子负载的结构框图，在图2所示实施例的基础上，电子负载还包括散热器40。在负载组件的负载模块110采用SMD的基础上，散热器40可以和负载模块110的外表面相接触，散热器40位于负载模块的正上方，与现有技术中散热器垂直于插件功率器件布置的散热方式相比，本实施例提供的电子负载中，散热器与发热源的接触更加充分、直接，热阻更小，散热效率更高，有助于保证电子负载的长期可靠运行。可以想到的是，在上述任一实施例的基础上，都可以根据实际需求设置散热器，此处不再一一示出。

可选的，在上述任一实施例提供的电子负载中，负载模块还集成有电流采集电路，使得在对待测设备进行负载测试时，可以同步得到负载电流的大小。输出的采样电流值可以作为后续PDN阻抗分析的基础数据。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种电子负载，其特征在于，包括：负载组件和连接组件，其中，

所述负载组件用于拉载负载电流；

所述连接组件包括多个互联连接件；

所述互联输出口与所述负载组件的电流接口相连，所述互联输入口与待测设备的负载接口相连，且各所述互联连接件对应的连通路径呈直线；

其中，所述连接组件包括：互联板和转换板，其中，

各所述第一连接件垂直贯穿所述互联PCB基板；

各所述第二连接件垂直贯穿所述转换PCB基板；

2.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于，所述第一连接件的两端可弹性形变。

3.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于，在所述待测设备的负载接口设置有芯片座的情况下，所述转换板与所述芯片座活动连接。

4.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于，在所述待测设备的负载接口未设置芯片座的情况下，所述转换板与所述负载接口固定连接。

5.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于，所述负载组件包括：负载模块和负载板，其中，

各所述第三连接件垂直贯穿所述负载PCB基板；

所述负载模块用于拉载负载电流。

6.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于，所述负载组件和所述连接组件通过预设定位结构组装。

7.根据权利要求5所述的电子负载，其特征在于，所述负载模块采用表面贴装器件SMD。

8.根据权利要求7所述的电子负载，其特征在于，还包括：散热器，其中，

所述散热器与所述负载模块的外表面相接触。

9.根据权利要求5所述的电子负载，其特征在于，所述负载模块集成有电流采集电路。