CN1629818A - 计算机稳定性测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种计算机稳定性测试系统包括：参数设置模块，用于设置输出电压及纹波信息；信号控制模块，根据设置的输出电压及纹波信息对应相应的独立电源产生电源输入控制信号；可编程电源，包括若干组独立电源，各组独立电源根据相应的电源输入控制信号向被测对象输出预设的输出电压及与纹波信息一致的纹波电压；监控模块，获取监测信息，该监测信息包括监控提供给被测对象的输出电压信息及被测对象运行的状况信息；结果处理模块，用于产生测试结果，根据监测信息中的输出电压信息在输出电压不正常时切断测试系统，并根据状况信息判断被测对象的稳定性。相应地，计算机稳定性测试方法包括参数设置步骤、信号控制步骤、监控步骤及结果处理步骤。

Description

计算机稳定性测试系统及万法

技术领域

本发明涉及计算机稳定性测试，尤指一种基于电源纹波的计算机稳定性测试系统及方法。

背景技术

目前，稳定性将成为商用个人计算机(Personal Computer，PC)的发展趋势，越来越理性的用户开始跳出盲目追求速度、容量等简单技术指标的圈子，而将关注的重点转向商用电脑稳定运行之上。根据中国IT权威研究机构计世资讯(CCWResearch)2003年3月份发布的消费者选择调查显示，在PC产品消费者最为关心的因素中，稳定性占15.1％，远远高于对价格、外观款式等因素的重视程度，甚至已经开始高于速度这一传统用户对PC的最大关注点。纹波是由电源引起的硬件故障的主要原因之一，当纹波系数过大时，电源所输出的直流电压中就掺杂了过多的交流成分，这可能会导致PC其它部件(如CPU、显示等)工作不稳定，严重时则造成计算机重启甚至硬件(尤其是硬盘)的损坏。由于ATX电源的设计首先把工频交流整流为直流，再通过开关变为高频交流，其后再整流为稳定直流的一种电源，这样必然有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形会产生大量的噪声，噪声在输出端泄漏出去就表现为纹波。虽然ATX电源规范中明确规定了每个电源的纹波范围，例如，+3.3V和+5V的纹波要小于50mV，但是由于不同电源会有不同的纹波系数。想要考验计算机对电源纹波的适应能力，我们不可能把所有的电源均拿来进行测试，这样测试效率低，又无法全面覆盖。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种计算机稳定性测试系统及方法，测试计算机对电源纹波的适应能力，从而考察纹波对计算机稳定性的影响。

为解决上述问题，本发明计算机稳定性测试系统包括：参数设置模块，用于设置输出电压及纹波信息；信号控制模块，根据设置的输出电压及纹波信息对应相应的独立电源产生电源输入控制信号；可编程电源，包括若干组独立电源，各组独立电源根据相应的电源输入控制信号向被测对象输出预设的输出电压及与纹波信息一致的纹波电压；监控模块，获取监测信息，该监测信息包括监控提供给被测对象的输出电压信息及被测对象运行的状况信息；结果处理模块，用于产生测试结果，根据监测信息中的输出电压信息在输出电压不正常时切断测试系统，并根据状况信息判断被测对象的稳定性

相应地，本发明计算机稳定性测试方法包括以下步骤：

(1)参数设置步骤，设置输出电压及纹波信息；

(2)信号控制步骤，根据设置的输出电压及纹波信息对应相应的独立电源产生电源输入控制信号，以控制各组独立电源向被测对象输出预设的输出电压及与纹波信息一致的纹波电压；

(3)监控步骤，获取监测信息，该监测信息包括监控提供给被测对象的输出电压信息及被测对象运行的状况信息；

(4)结果处理步骤，产生测试结果，根据监测信息中的输出电压信息在输出电压不正常时切断测试系统，并根据状况信息判断被测对象的稳定性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

可以灵活控制电源纹波的大小来考察被测对象的稳定性，同时由于所选用的电源功率比较大，可以同时接多个被测对象，提高测试效率；既可以选择给特定的某一或某几个电源加载纹波进行测试，也可以将所有电源加载纹波，运行被测对象，考察被测对象整体或部件是否能够正常运行。

附图说明

图1是本发明计算机稳定性测试系统及方法的具体实施例中采用电源纹波规范最大值参照表。

图2是本发明计算机稳定性测试系统框图。

图3是本发明计算机稳定性测试系统及方法的硬件结构图。

图4是本发明计算机稳定性测试系统及方法的具体实施例中采用电源参照表。

图5是本发明计算机稳定性测试系统具体实施例中电源上电顺序示意图。

图6是本发明计算机稳定性测试方法具体实施例的流程图。

具体实施方式

纹波是表示在经过稳压及滤波后的直流输出电压上所有不需要的交流和噪声部份(包含低频的50/60Hz电源倍频信号、高于20KHz的高频切换信号及其谐波，再与其它的随机性信号所组成)，通常以mVp-p峰对峰值电压为单位来表示，有时也用纹波系数来表示，即纹波电压幅度与直流电压幅度之比，常用对数方式表示。

当然对于不同的负载，电源所表现出来的纹波系数是不一样的。ATX12V规范规定，在接标准负载(通常用一个0.1UF的瓷片电容和一个10uF电解电容并联作为模拟负载)情况下，用20MHZ带宽的示波器测量。本发明具体实施例中纹波的测量标准就是按照这样进行的，其电源纹波规范最大值参照图1的规定。

纹波的频率，从理论上来说，直流电压上叠加的纹波的基波频率应为整流电源交流电频率的n倍，n是整流交流电源的相数。全波整流的相数是名义相数的2倍。例如，三相全波整流电源的纹波电压基波频率是6×50Hz，n＝6。纹波电压中含有基波频率的各次谐波。当变压器各相输出电压不相等时(由供电各相不均衡、变压器绕组不均衡等原因造成)，输出电压的纹波中便含有比上述基波频率更低的分量，如50Hz分量，其大小取决于各相不均匀的程度。对于ATX电源来说，经过脉冲振荡后再经过二次整流，其纹波的基波频率应和脉冲振荡频率相同，电源纹波频率相对较高，但纹波电压相对较小。正常的市电供电都是正弦交流电，而开关电源中的脉冲信号均为非正弦周期信号。

请参照图2、3所示，本发明计算机稳定性测试系统包括：

参数设置模块21，主要用于设置输出电压及纹波信息，纹波信息可以是纹波系数或纹波电压；

信号控制模块22，根据设置的输出电压及纹波信息对应相应的独立电源产生电源输入控制信号34；

可编程电源31，包括若干组独立电源，各组独立电源根据相应的电源输入控制信号34向被测对象33输出预设的输出电压及与纹波信息一致的纹波电压；

监控模块23，获取监测信息，该监测信息包括监控提供给被测对象33的输出电压信息及被测对象33运行的状况信息，监测模块23通过由被测对象33输出的反馈信号36获得监测信息；

结果处理模块24，用于产生测试结果，根据监测信息中的输出电压信息在输出电压不正常时切断测试系统，并根据状况信息判断被测对象33的稳定性。

请继续参照图3所示，可编程电源31在本采用EMSII系列可编程电源，由于EMSII系列可编程电源在线性、纹波(可以视为理想无纹波)、响应速度(1.6V/μs)、稳定性等方面有着比较好的性能，并可以实现阶梯型上电，所以将它认为是理想的电源。

本实施例中EMSII系列可编程电源包括五个独立的EMSII电源：+3.3V、+5V、+12V、-12V以及5VSB(SB，Stand By)，对应的型号见图4。

被测对象33：包括主板、CPU、内存、硬盘等等。

本实施例中，其中参数设置模块21，信号控制模块22，监控模块23及结果处理模块24整合成控制台32，完成本发明计算机稳定性测试系统的设置、控制、监控及结果处理工作。通过控制台32的信号控制模块22控制电源的输入从而控制各独立电源的纹波大小，实现对独立电源的输出控制，包括输出电压的幅度和纹波大小。本实施例中控制台32装Windows NT5.0或者Windows 2K操作系统之一即可，内有ISA插槽AT-AO-10卡(D/A卡)和PCI插槽PCI-MIO-16E-4卡(A/D卡)各一块，分别用于输出电源输入控制信号34与反馈被测对象运行情况的反馈信号36。且在本实施例中该几个独立电源都是采用外部模拟输入(即AT-AO-10卡的输出通道)控制，所述电源输入控制信号34经由D/A卡输出给可编程电源31，且每个电源输入控制信号34占有一个D/A通道输出给相应的独立电源。

所述电源输入控制信号34包括根据设置的输出电压产生的输入电压、根据纹波信息产生的叠加干扰。电源输入控制信号34还包括上电斜率及各组独立电源上电顺序(请参照图5所示+12V-+5V-+3.3V，在上电过程中ATX12V规范对+3.3V，+5V和+12V有严格的要求)，其中上电斜率和上电顺序是相对被测对象33是标准的且固定的，遵循这个标准可以保证系统不因该两个因素而导致上电失败。

输入电压通过以下公式得出：输入电压＝输出电压*(最大输入控制电压-最小输入控制电压)/(最大输出电压-最小输出电压)，其中输出电压为设置的输出电压，而(最大输入控制电压-最小输入控制电压)和(最大输出电压-最小输出电压)对应可编程电源中相应独立电源的输入和输出范围。

例如，EMSII系列可编程电源通常输入的范围通过Vin(min)和Vin(max)来表示，分别对应的输出范围是Vout(min)和Vout(max)。以电源EMSII20-125-2-D为例，它的外部输入控制电压为0-5V，(即Vin(min)＝0V；Vin(max)＝5V)，输出电压为0-20V，(即Vout(min)＝0V；Vout(max)＝20V)。也就是说当Vin(min)＝0V时候，Vout(min)＝0V；当Vin(max)＝5V时，Vout(max)＝20V。根据如下的计算公式：

$\mathrm{Vout}=\frac{\mathrm{Vin}*(\mathrm{Vout}\left(\max \right)-\mathrm{Vout}\left(\min \right)}{\mathrm{Vin}\left(\max \right)-\mathrm{Vin}\left(\min \right)}$

本实施例中，采用5个EMSII电源，电源输入控制信号就是一组数模转换(D/A卡)信号，占用5个D/A通道，分别去控制对应的5个EMSII电源，使得各个电源输出的预定的输出电压和包括纹波、上电斜率和延迟时间等。按照上面公式可以得出所需要的D/A通道输出电压，也即电源的输入控制信号电压。例如供电+5V的电源(EMSII 7.5-300-2-D)的输入控制电压应为：

$\mathrm{Vin}=\frac{\mathrm{Vout}*(\mathrm{Vin}\left(\max \right)-\mathrm{Vin}\left(\min \right)}{\mathrm{Vout}\left(\max \right)-\mathrm{Vout}\left(\min \right)}=\frac{5-0}{7.5-0}*5=3.333V$

通过D/A通道控制，叠加干扰信号(如白噪声)，电源输出端会有响应的纹波电压。这样可以方便灵活的控制其各个独立电源输出信号的纹波电压。另外，为了保证系统能够正常启动，本实施例将电源输出之间的信号上电瞬间遵循了图5所示的上电顺序(遵循ATX12V规范)。

另外，信号控制模块22被测对象33间还建立握手信号35，通知被测对象33所用电源上电正常。所述握手信号35经由D/A卡的一个DO通道与被测对象建立连接。本实施例中，握手信号35就是POK(Power is OK)信号，由于测试系统用EMSII可编程电源供电来取代ATX电源，而ATX电源和主板之间有一个握手信号POK，当电源电压上电正常后，电源会发出一个POK信号给主板。本实施例中利用D/A卡中的DO通道模拟该握手信号35。

反馈信号36，一部分是输出电压的反馈(比如3.3V)，是通过模数(A/D卡)转换来读取的，用来识别被测对象33供电是否正常，如果超过被测对象33部件的安全电压，测试系统就会自动切断，以免损坏部件；另一部分是负载模拟软件反馈信息，负载模拟软件在运行过程中会识别系统或者部件功能是否正常，将被测对象运行信息反馈给控制台32的监控模块23，控制台32的结果处理模块24经过统计后，输出测试报告。负载模拟软件，本实施例采用Win MTA压力测试软件，可以选择性运行某些功能，例如CPU、Memory等，可以设置为并行或者串行运行。在加大被测对象负荷的同时，考察被测对象的功能是否正常，将测试结果会反馈给控制台32的监控模块23，结果处理模块24会进一步判断系统运行是否正常。

这样，参数设置模块21在人机界面上接受用户的输入，除了输出电压及纹波信息设置外，还可包括被测对象信息、一次性可以输入多个测试点配置情况。

信号控制模块22根据设定好的各项参数，驱动控制台32中安装的D/A卡，输出各个独立EMSII电源的电源输入控制信号34和握手信号35，产生设定纹波信息的预定纹波电压，并且按照的上电顺序给被测对象33依照上电斜率供电。

监控模块23通过由被测对象33输出的反馈信号36获得监测信息且该反馈信号36经由A/D卡输出给监测模块23。监控模块23一方面监测供给被测对象33电压是否正常，在动态反馈监测EMSII可编程电源输出电压(也即被测对象的供电电压)的同时，对被测系统起保护功能，如果超出被测对象中部件所能承受的安全电压，结果处理模块24会自动切断测试系统；另一方面用来接收被测对象33运行情况的信息，在测试过程中，负载模拟软件会自动侦测被测对象33的执行情况的，并且实时的反馈给控制台32的监控模块23。

结果处理模块24是处理监控模块23从被测试对象反馈监测信息，如果监控电压不正常，则切断整个测试系统，以免损坏被测系统；另外将根据负载模拟软件的反馈结果判断被测对象的稳定性，同时以报告的形式输出。

请参照图6所示，本发明计算机稳定性测试方法包括以下步骤：

参数设置步骤61，设置对应电源的输出电压及纹波信息；

判断步骤62，是否进行测试，如果不进行则退出，如果进行则执行步骤63；

信号控制步骤63，根据设置的输出电压及纹波信息对应相应的独立电源产生电源输入控制信号，以控制各组独立电源向被测对象输出预设的输出电压及与纹波信息一致的纹波电压；

监控步骤，获取监测信息，该监测信息包括监控提供给被测对象的输出电压信息及被测对象运行的状况信息，包括步骤64、65：

步骤64，开启被测对象；

步骤65，运行负载模拟软件，反馈监测信息；

结果处理步骤，产生测试结果，根据监测信息中的输出电压信息在输出电压不正常时切断测试系统，并根据状况信息判断被测对象的稳定性，包括以下步骤66、67：

步骤66，负载模拟软件运行完毕时，根据状况信息判断被测对象的稳定性，保存测试结果，关闭被测对象；

步骤67，将测试结果添加到测试报告中用界面显示。

另外，结果处理步骤还要即时根据监测信息中的输出电压信息判断输出电压是否正常；若不正常，则切断测试，若正常则继续；

参数设置步骤61中还包括设置测试点信息，且信号控制步骤63的电源输入控制信号还包括上电斜率、各组独立电源上电顺序及测试点信息。

当参数设置步骤61中，有多个测试点设置时，还要执行步骤68判断所有测试点是否结束，若结束则终止，若没结束则对每个侧试点进行测试时重复执行步骤61-67。

下面这对该测试方法举例说明：

例如要针对5VSB的纹波进行测试，首先要进行参数设置步骤，5VSB的电压为5V，所加载纹波大小设为10mv、20mv、30mv、40mv和50mv(步长为10mv)五个测试等级的测试点，也即按照设定纹波大小的先后顺序进行测试，每一个测试点会运行负载模拟软件大约15分钟，考察被测对象是否正常。在每一个测试点的测试过程中，监控步骤中负载模拟软件会自动记录测试监控信息的，同时会实时反馈，结果处理步骤会根据该监控信息会输出该侧试点的测试报告的，如果没有任何反馈，说明被测对象无响应，未启动或者死机。

总之，本发明计算机稳定性测试系统及方法可以灵活控制电源纹波的大小来考察被测对象的稳定性，同时由于所选用的电源功率比较大，可以同时接多个被测对象，提高测试效率；既可以选择给特定的某一或某几个电源加载纹波进行测试，也可以将所有电源加载纹波，运行被测对象，考察被测对象是否能够正常运行。

Claims (13)

1.一种计算机稳定性测试系统，其特征在于，该测试系统包括：

参数设置模块，用于设置输出电压及纹波信息；

信号控制模块，根据设置的输出电压及纹波信息对应相应的独立电源产生电源输入控制信号；

可编程电源，包括若干组独立电源，各组独立电源根据相应的电源输入控制信号向被测对象输出预设的输出电压及与纹波信息一致的纹波电压；

监控模块，获取监测信息，该监测信息包括监控提供给被测对象的输出电压信息及被测对象运行的状况信息；

结果处理模块，用于产生测试结果，根据监测信息中的输出电压信息在输出电压不正常时切断测试系统，并根据状况信息判断被测对象的稳定性。

2.如权利要求1所述的计算机稳定性测试系统，其特征在于，所述电源输入控制信号包括根据设置的输出电压产生的输入电压、根据纹波信息产生的叠加干扰。

3.如权利要求2所述的计算机稳定性测试系统，其特征在于，电源输入控制信号还包括上电斜率及各组独立电源上电顺序。

4.如权利要求2所述的计算机稳定性测试系统，其特征在于，输入电压通过以下公式得出：输入电压＝输出电压*(最大输入控制电压-最小输入控制电压)/(最大输出电压-最小输出电压)，其中输出电压为设置的输出电压，而(最大输入控制电压-最小输入控制电压)和(最大输出电压-最小输出电压)对应可编程电源中相应独立电源的输入和输出范围。

5.如权利要求1-4任意一项所述的计算机稳定性测试系统，其特征在于，所述电源输入控制信号经由D/A卡输出给可编程电源，且每个电源输入控制信号占有一个D/A通道输出给相应的独立电源。

6.如权利要求1-4任意一项所述的计算机稳定性测试系统，其特征在于，信号控制模块被测对象间还建立握手信号，通知被测对象所用电源上电正常。

7.如权利要求6所述的计算机稳定性测试系统，其特征在于，所述握手信号经由D/A卡附带的一个DO通道与被测对象建立连接。

8.如权利要求1所述的计算机稳定性测试系统，其特征在于，监测模块通过由被测对象输出的反馈信号获得监测信息，且该反馈信号经由A/D卡输出给监测模块。

9.一种计算机稳定性测试方法，其特征在于，该测试方法包括以下步骤：

(1)参数设置步骤，设置输出电压及纹波信息；

(2)信号控制步骤，根据设置的输出电压及纹波信息对应相应的独立电源产生电源输入控制信号，以控制各组独立电源向被测对象输出预设的输出电压及与纹波信息一致的纹波电压；

(3)监控步骤，获取监测信息，该监测信息包括监控提供给被测对象的输出电压信息及被测对象运行的状况信息；

(4)结果处理步骤，产生测试结果，根据监测信息中的输出电压信息在输出电压不正常时切断测试系统，并根据状况信息判断被测对象的稳定性。

10.如权利要求9所述的计算机稳定性测试方法，其特征在于，信号控制步骤电源输入控制信号还包括上电斜率、各组独立电源上电顺序及测试点信息，测试点信息由参数设置步骤设置。

11.如权利要求10所述的计算机稳定性测试方法，其特征在于，参数设置步骤中，有多个测试点设置时，对每个侧试点进行测试时重复执行步骤(1)-(4)

12.如权利要求9、10所述的计算机稳定性测试方法，其特征在于，监控步骤还包括以下步骤：

开启被测对象；

运行负载模拟软件，反馈监测信息。

13.如权利要求11所述的计算机稳定性测试方法，其特征在于，结果处理步骤包括以下步骤：

根据监测信息中的输出电压信息判断输出电压是否正常；

若不正常，则切断测试，若正常则继续；

负载模拟软件运行完毕时，根据状况信息判断被测对象的稳定性；

保存测试结果，关闭被测对象；

将测试结果添加到测试报告中用界面显示。

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