CN113109611B - 一种中低电压电源测试用有源负载 - Google Patents

一种中低电压电源测试用有源负载 Download PDF

Info

Publication number
CN113109611B
CN113109611B CN202110407093.XA CN202110407093A CN113109611B CN 113109611 B CN113109611 B CN 113109611B CN 202110407093 A CN202110407093 A CN 202110407093A CN 113109611 B CN113109611 B CN 113109611B
Authority
CN
China
Prior art keywords
load
power supply
voltage
active load
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110407093.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113109611A (zh
Inventor
郭建平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gerui Aerospace Electronics Tianjin Co ltd
Original Assignee
Gerui Aerospace Electronics Tianjin Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gerui Aerospace Electronics Tianjin Co ltd filed Critical Gerui Aerospace Electronics Tianjin Co ltd
Priority to CN202110407093.XA priority Critical patent/CN113109611B/zh
Publication of CN113109611A publication Critical patent/CN113109611A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113109611B publication Critical patent/CN113109611B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/36—Overload-protection arrangements or circuits for electric measuring instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

本发明提出了一种中低电压电源测试用有源负载，包括：电源模块的输出端与所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与有源负载连接，用于将来自所述电源模块的电源电压分别进行升压和降压操作，以转换为两路恒定电压；所述有源负载的输出端与所述MOS管的漏极连接，所述MOS管的源极与所述恒流源负载的输入端连接；其中，将全部负载功率动态的分配给所述MOS管和恒流源负载，在低电流时，负载由所述MOS管和恒流源负载担负；随着负载功率的增加，功率负载由所述MOS管向所述恒流源负载过渡直至担负大部分负载功率。

Description

一种中低电压电源测试用有源负载
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种中低电压电源测试用有源负载。
背景技术
几乎所有的电源产品测试都需要进行负载测试，以确保电源的输出电压和电流在规定的负载范围内(无负载到最大负载)符合相应的规范。测试所使用的负载通常有两种既无源负载和有源负载。
无源负载可以是简单的固定值电阻。使用简单的固定电阻可以测试指定的功率并进行老化测试，当需要不同的负载值时，需要通过人工来调节或更换。无源负载的一个明显的弱点是无法对电源进行动态测试，因此造成电源产品的完整性参数测试的缺失。
有源负载是可以设定等量固定电阻的电子设备，在设定的电阻上，它等价于固定负载，同时，通过手动或软件编程可以进行快速、连续和线性的调节。通过开关控制可以继行动态测试，比如暂态响应测试。比如电池的放电和放电测试需要指定放电参数，以免电池受到伤害，比如恒流放电、定时放电、过压自停等等，当然这需要电子负载具有条件触发功能，如定时触发、累计值触发、参数阀值触发等等。在电子测试设备领域中，有源负载用于是电源自动测试的有效工具。图1为现有常用的有源负载是恒流式负载。
在恒流模式下，当VREF电压固定时，无论输入电压VCC是否改变，经过Q1和Rs的负载电流都是恒定的。其原理是利用MOS管的线性区，把它当作可变电阻来调节和改变负载电流。MOS管在恒流区(即放大状态)内，在Vgs一定时，Id不随Vds的变化而变化，这样就实现了MOS管输出回路的电流恒定。在实际当中，通过运放对MOS管进行驱动和电压控制，也就是实现了电压-电流的转换。
但是上述技术方案存在以下技术局限：虽然上述电路可以实现有源负载的功能，但技术缺陷和局限也是明显的，主要有二。一是功率MOS器件的温度和散热；二是被测电源的电压不能太低。
作为功率耗损、有源负载与普通电阻完全一样，既电源的电能都会转换成负载上的热能，在没有或散热有限时，功率MOS器件的温度很容易上升到100℃。因此有源负载中需要使用大功率MOSFET并附带散热装置以承受温度升高。这样做的结果就是有源负载的体积大幅度增大。再者，如果功率MOS器件是直接焊接在PCB上，PCB的温度同样也会升高，这将导致整体电路的可靠性和寿命的降低。
由于技术和设计的原因，在一定的负载电流条件下，VCC电压不能太低，这意味着低电压的电源测试受到限制。在嵌入式和高速通讯的设计中存在着大量的的低电压电源，比如USB电源，Ethernet PHY电源，FPGA和SoC等等需要1V到1.8V电源其输出电流可能需要几个安培。对于这些电源，鲜有体积、性能和价格都合适的有源负载。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种中低电压电源测试用有源负载。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种中低电压电源测试用有源负载，包括：电源模块、电压转换模块、有源负载、控制模块、MOS管和恒流源负载，其中，电源模块的输出端与所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与有源负载连接，用于将来自所述电源模块的电源电压分别进行升压和降压操作，以转换为两路恒定电压；所述有源负载的输出端与所述MOS管的漏极连接，所述MOS管的源极与所述恒流源负载的输入端连接，其中，所述有源负载具有3个负载电流控制端，包括：第一负载电流控制端、第二负载电流控制端和第三负载电流控制端，所述第一负载电流控制端与电位器连接，以通过所述电位器进行手动调节；所述第二负载电流控制端与所述控制模块连接，以由所述控制模块控制恒压源的自动调节；所述第三负载电流控制端与所述控制模块连接，以由所述控制模块控制脉冲调制的开关；其中，将全部负载功率动态的分配给所述MOS管和恒流源负载，在低电流时，负载由所述MOS管和恒流源负载担负；随着负载功率的增加，功率负载由所述MOS管向所述恒流源负载过渡直至担负大部分负载功率。
进一步，所述恒流源负载采用黄金铝壳电阻。
进一步，所述电压转换模块包括：升压开关电源和降压开关电源，其中，所述升压开关电源用于将0.7V到5V的电源电压转换为一路恒定电压，作为一路固定的有源负载输入电压；所述降压开关电源用于将6V到15V的电源电压转换为另一路恒定电压，作为另一个固定的有源负载输入电压。
进一步，所述控制模块采用MCU控制芯片。
进一步，当所述有源负载通过所述控制模块进行自动控制时，则所述有源负载作为高端精密恒流源使用。
进一步，所述恒流源负载采用5-8Ω电阻。
根据本发明实施例的中低电压电源测试用有源负载，改变了传统有源负载设计中功率MOS器件作为主要承载元件担负绝大部分负载功率的设计，将全部负载功率动态的分配于功率MOS器件Q1和恒流源负载Rs，这样的设计改变了传统设计上单一的Q1作为负载功率而导致一系列的功率MOS器件发热和散热的问题；取而代之的是用较大功率的黄金铝壳电阻在较大负载功率时担任主要的功率负载。因此，采用本发明的有源负载解决了功率MOS器件，PCB板发热和散热的问题，通过使用黄金铝壳电阻使整体有源负载模块的体积和发热大大降低。有源负载在输入端设有升压和降压开关电源，其作用是将0.7V到15V的电源电压转换为一个固定的有源负载输入电压，VCC。这种设计保证了前面所述的有源负载整体的散热问题；同时也保证了被测试的电源电压可以降至0.7V，解决了前面所述的低电压电源的测试问题。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为恒流式有源负载原理图；
图2为根据本发明实施例的中低电压电源测试用有源负载的结构图；
图3为根据本发明实施例的Q1和Rs各自的负载功率变化图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种中低电压电源测试用有源负载，该恒流式有源负载其输入电压范围0.7V-15V，最大负载电流3A。其中，“中低电压”对应电压范围为1V-13.5V。
如图1和图2所示，本发明实施例的中低电压电源测试用有源负载，包括：电源模块100、电压转换模块200、有源负载400、控制模块500、MOS管和恒流源负载300。
具体的电源模块100的输出端与电压转换模块200的输入端连接，电压转换模块200的输出端与有源负载400连接，用于将来自电源模块100的电源电压分别进行升压和降压操作，以转换为两路恒定电压。
电压转换模块200包括：升压开关电源和降压开关电源，其中，升压开关电源用于将0.7V到5V的电源电压转换为一路恒定电压，作为一路固定的有源负载400输入电压。具体的，使用TPS61022将0.75V-5V输入电压转换为5.1V恒定电压这种设计保证了前面的有源负载400整体的散热问题；同时也保证了被测试的电源电压可以降至0.7V，解决了前面所述的低电压电源的测试问题。
降压开关电源用于将6V到15V的电源电压转换为另一路恒定电压，作为另一个固定的有源负载400输入电压。具体的，使用TPS56249将6V-15V输入电压转换为5.5V恒定电压。这种设计保证了前面所述的有源负载400整体的散热问题。
有源负载400的输出端与MOS管的漏极连接，MOS管的源极与恒流源负载300的输入端连接。在本发明的实施例中，恒流源负载300采用黄金铝壳电阻。优选的，使用25-50W高阻值的大功率的黄金铝壳电阻承担主要的功率负载，优选的，黄金铝壳电阻的电阻值为5-8Ω。
在本发明的实施例中，有源负载400具有3个负载电流控制端，包括：第一负载电流控制端、第二负载电流控制端和第三负载电流控制端。
(1)第一负载电流控制端与电位器600连接，以通过电位器进行手动调节；
(2)第二负载电流控制端与控制模块500连接，以由控制模块500控制恒压源的自动调节；即，当有源负载400通过控制模块500进行自动控制时，则有源负载400作为高端精密恒流源使用。这种设计为本发明的有源负载400扩展了应用，为用户提供了一种额外的功能。
(3)第三负载电流控制端与控制模块500连接，以由控制模块500控制脉冲调制的开关(ON/OFF)。
上述这些负载电流控制方式为动态电源测试提供了有效的手段。
在本发明的实施例中，控制模块500采用MCU控制芯片。
本发明将全部负载功率动态的分配给MOS管和恒流源负载300，在低电流时，负载由MOS管和恒流源负载300担负；随着负载功率的增加，功率负载由MOS管向恒流源负载300过渡直至担负大部分负载功率。图3为根据本发明实施例的Q1和Rs各自的负载功率变化图。表1给出了计算值。
Figure BDA0003022765880000051
Figure BDA0003022765880000061
表1
从表1中，R＝黄金铝壳电阻的电阻值；I＝负载电流值；在这个计算计算中，VCC必须是恒定的，5V。
由图2中的负载功率变化可以看出，随着负载电流逐渐增大，在恒流源负载上的负载功率呈线性增长；而MOS管Q1的负载功率则趋于饱和。这样的设计改变了传统设计上单一的Q1作为负载功率而导致一系列的功率MOS器件发热和散热的问题；取而代之的是用较大功率的黄金铝壳电阻Rs在较大负载功率时担任主要的功率负载。这种电阻的外壳采用铝合金制造，表面具有散热沟槽，体积小功率大，耐高温，过载能力强具有精度高，噪声低，散热效果好的特性，另外在机械性能上具有利于机械保护，方便安装使用的特点。因此，使用本发明的有源负载解决了功率MOS器件，PCB板发热和散热的问题，通过使用电阻使整体有源负载模块的体积和发热大大降低。
根据本发明实施例的中低电压电源测试用有源负载，改变了传统有源负载设计中功率MOS器件作为主要承载元件担负绝大部分负载功率的设计，将全部负载功率动态的分配于功率MOS器件Q1和恒流源负载Rs，这样的设计改变了传统设计上单一的Q1作为负载功率而导致一系列的功率MOS器件发热和散热的问题；取而代之的是用较大功率的黄金铝壳电阻在较大负载功率时担任主要的功率负载。
因此，采用本发明的有源负载解决了功率MOS器件，PCB板发热和散热的问题，通过使用黄金铝壳电阻使整体有源负载模块的体积和发热大大降低。有源负载在输入端设有升压和降压开关电源，其作用是将0.7V到15V的电源电压转换为一个固定的有源负载输入电压，VCC。这种设计保证了前面所述的有源负载整体的散热问题；同时也保证了被测试的电源电压可以降至0.7V，解决了前面所述的低电压电源的测试问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种中低电压电源测试用有源负载，其特征在于，包括：电源模块、电压转换模块、有源负载、控制模块、MOS管和恒流源负载，其中，
电源模块的输出端与所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与有源负载连接，用于将来自所述电源模块的电源电压分别进行升压和降压操作，以转换为两路恒定电压；
所述有源负载的输出端与所述MOS管的漏极连接，所述MOS管的源极与所述恒流源负载的输入端连接，其中，所述有源负载具有3个负载电流控制端，包括：第一负载电流控制端、第二负载电流控制端和第三负载电流控制端，所述第一负载电流控制端与电位器连接，以通过所述电位器进行手动调节；所述第二负载电流控制端与所述控制模块连接，以由所述控制模块控制恒压源的自动调节；所述第三负载电流控制端与所述控制模块连接，以由所述控制模块控制脉冲调制的开关；
其中，将全部负载功率动态的分配给所述MOS管和恒流源负载，在低电流时，负载由所述MOS管和恒流源负载担负；随着负载功率的增加，功率负载由所述MOS管向所述恒流源负载过渡直至担负大部分负载功率。
2.如权利要求1所述的中低电压电源测试用有源负载，其特征在于，所述恒流源负载采用黄金铝壳电阻。
3.如权利要求1所述的中低电压电源测试用有源负载，其特征在于，所述电压转换模块包括：升压开关电源和降压开关电源，其中，
所述升压开关电源用于将0.7V到5V的电源电压转换为一路恒定电压，作为一路固定的有源负载输入电压；
所述降压开关电源用于将6V到15V的电源电压转换为另一路恒定电压，作为另一个固定的有源负载输入电压。
4.如权利要求1所述的中低电压电源测试用有源负载，其特征在于，所述控制模块采用MCU控制芯片。
5.如权利要求1所述的中低电压电源测试用有源负载，其特征在于，当所述有源负载通过所述控制模块进行自动控制时，则所述有源负载作为高端精密恒流源使用。
6.如权利要求1所述的中低电压电源测试用有源负载，其特征在于，所述恒流源负载采用5-8Ω电阻。
CN202110407093.XA 2021-04-15 2021-04-15 一种中低电压电源测试用有源负载 Active CN113109611B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110407093.XA CN113109611B (zh) 2021-04-15 2021-04-15 一种中低电压电源测试用有源负载

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110407093.XA CN113109611B (zh) 2021-04-15 2021-04-15 一种中低电压电源测试用有源负载

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113109611A CN113109611A (zh) 2021-07-13
CN113109611B true CN113109611B (zh) 2022-09-13

Family

ID=76717471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110407093.XA Active CN113109611B (zh) 2021-04-15 2021-04-15 一种中低电压电源测试用有源负载

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113109611B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1584769A (zh) * 2004-06-09 2005-02-23 东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司 一种恒流电子负载
TW200917666A (en) * 2007-10-03 2009-04-16 Chroma Ate Inc Apparatus and method for simulating a rectified passive loading
CN203025328U (zh) * 2012-12-26 2013-06-26 深圳市振华微电子有限公司 一种可调节的有源负载电路
CN103858328A (zh) * 2011-09-30 2014-06-11 皇家飞利浦有限公司 有源电容器电路
CN205377296U (zh) * 2015-12-25 2016-07-06 江苏华冠电器集团有限公司 低压有源无功谐波负载发生装置
CN111682744A (zh) * 2020-06-30 2020-09-18 连云港杰瑞电子有限公司 一种具有负载斜坡补偿功能的纹波衰减电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1584769A (zh) * 2004-06-09 2005-02-23 东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司 一种恒流电子负载
TW200917666A (en) * 2007-10-03 2009-04-16 Chroma Ate Inc Apparatus and method for simulating a rectified passive loading
CN103858328A (zh) * 2011-09-30 2014-06-11 皇家飞利浦有限公司 有源电容器电路
CN203025328U (zh) * 2012-12-26 2013-06-26 深圳市振华微电子有限公司 一种可调节的有源负载电路
CN205377296U (zh) * 2015-12-25 2016-07-06 江苏华冠电器集团有限公司 低压有源无功谐波负载发生装置
CN111682744A (zh) * 2020-06-30 2020-09-18 连云港杰瑞电子有限公司 一种具有负载斜坡补偿功能的纹波衰减电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"一种基于双工器的谐波有源负载牵引测试系统";郭庭铭;《杭州电子科技大学学报》;20201130;第40卷(第6期);全文 *
"有源负载恒温槽性能分析";赵声衡;《湖南大学学报》;19931231;第20卷(第6期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113109611A (zh) 2021-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8508963B2 (en) Step-down switching regulator capable of providing high-speed response with compact structure
US7362078B2 (en) Power supply circuit
KR20090091128A (ko) 전류 제한 검출기를 이용한 전류 제한 제어
WO1999003028A1 (en) Hybrid regulator
CN107528298B (zh) 电子负载的保护电路及电子负载
CN109450417B (zh) 一种用于ldo的启动过冲抑制电路
TW201025812A (en) DC-DC converter providing soft-start function
US9504119B2 (en) LED driver having short circuit protection
CN108430139B (zh) 具有可控硅调光器的led驱动电路及其控制方法
CN103365332A (zh) 过电流保护电路及供电装置
US10331159B2 (en) Startup current limiters
CN113109611B (zh) 一种中低电压电源测试用有源负载
CN115395769B (zh) 一种保护调节电路
US7633276B2 (en) Switching control in DC-DC-converters
CN108768358A (zh) 一种超低损耗理想二极管
CN209767489U (zh) 一种用于pmos管栅电压钳位驱动的电路
CN111082546B (zh) 低功率启动并有电压监视功能的数控能量收集管理电路
CN209017006U (zh) 一种超低损耗理想二极管
CN218569832U (zh) 一种单向保护电路、车电系统及集成芯片
CN220584294U (zh) 一种电子负载模组及电子负载装置
CN218243010U (zh) 一种保护电路、管理芯片及供电装置
CN118353272B (zh) 一种功率控制电路
CN220985374U (zh) 一种双电源供电电路、电子电路及设备
CN216387198U (zh) 过流检测电路和设备
CN216531066U (zh) 电源控制芯片的保护电路及电源电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant