CN204422621U - 一种电压电流波形采样模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种电压电流波形采样模块，包括与交流电源连接的电源输入端和与示波器连接的电流、电压采样端，还包括连接直流电源的负载输入端，该负载输入端与所述电源输入端连接；在电源输入端设置有一变压器，该变压器通过将所述交流电源降压后输出至所述电压采样端；在所述负载输入端与所述电源输入端之间的连接线上设置有一电阻，该电阻两端的电流输出至所述电流采样端。本实用新型通过为示波器配备一个电压采样端和一个电流采样端，对各种直流恒压恒流电源或开关电源进行电压、电流特性动态测试，使得示波器的测量分辨率大幅提高，波形显示更加清晰、准确。

Description

一种电压电流波形采样模块

技术领域

本实用新型涉及电压电流的测试领域，具体涉及为一种辅助示波器测量AC-DC电源开关频率、纹波频率、电流频率曲线的采样模块。

背景技术

随着世界电力电子技术的不断发展，各种功能的电子电器设备层出不穷，绝大多数电器设备供电电源已从传统的工频电源过渡到了直流恒压，恒流电源以及高能效的开关电源，变频电源等二次供电的技术模式。使用电测仪表测量直流恒压恒流电源、开关电源的动态电压、电流电量参数、负载能力，保证电源可靠运行和用电设备安全运行的重要技术保障，特别是使用示波器来观测分析电源电路电量时间分布曲线，如电压、电流、频率、相位差等电量时间分布，已成为电气工程师进行电源电压电流特性测试的首选技术手段。然而通过示波器测试各种直流电源的输出电压波形，无论电源的工作频率如何，负载轻重，基本上只能显示一条直线，而且传统方法因为采样电阻阻抗比较高所以没办法把电源的真实工作电流曲线、开关频率，纹波频率测试出来。现代大多数电源采用AC-DC的电源方式供电，电压在交直流转换过程中电压幅值、频率、脉宽的控制基本采用几种电子器件断续工作电流来完成，使得电源电路的谐波、震荡频率干扰和噪声信号强弱变化程度大，并与正常电压电流波形混杂不易分辨，非常容易发生测试错误的结果，因此电源产品的性能一致性无法保证，故障率比较高。尽管示波器生产商为了能够满足测试各种特殊电压、电流特性的需要，为用户提供了许多高分辨率高带宽等高性能示波器产品和高性能无源、有源电压探头、电流探头、光探头的选择来满足量程和抑制噪音等信号对测试的干扰，但示波器在实际测试开关形电源和应用开关电源供电的负载的电压、电流特性时，对电压的脉冲频率、脉宽模式的测量显示，测量效果仍然很不理想，电压电流时间曲线连成一片的现象普遍存在。另外在测量开关电源电压电流特性时主要采用具备较高的带宽和采样速率数字示波器，同时需要单端探头、差分探头以及电流探头配合使用，这种常规的开关电源开关频率，脉宽测试方式有很明显的缺陷，一方面该任务需要两个不同的探头：一支高压差分探头和一支电流探头。电压探头直接靠接电路获取电压信号，电流信号则用电磁感应方式获取，后者通常是非插入式霍尔效应型探头。这两种探头各有其独特的传输延迟。这两个延迟的差 (称为时间偏差)，会造成幅度测量以及与时间有关的测量不准确。并且传统的示波器测试电源方式属典型的浮地测试，不符合示波器的使用规范不安全且抗干扰能力很差。所以在电压电流测试领域受多种因素的影响，数字示波器在测试开关型电源，开关型负载运行的电压、电流动态特性，信号显示模糊，信号再现性差成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种用于辅助示波器进行各种一、二次电源、电力负载运行的电压、电流分布曲线的测量的采样模块，使得示波器的测量分辨率大幅提高，波形显示更加清晰、准确。

本实用新型所采用的技术方案为：一种电压电流波形采样模块，包括与交流电源连接的电源输入端和与示波器连接的电流、电压采样端，还包括连接直流电源的负载输入端，该负载输入端与所述电源输入端连接；在电源输入端设置有一变压器，该变压器通过将所述交流电源降压后输出至所述电压采样端；在所述负载输入端与所述电源输入端之间的连接线上设置有一电阻，该电阻两端的电流输出至所述电流采样端。

作为优选，所述电阻的电阻值为0.01Ω-0.1Ω；进一步的，所述电阻设置在所述连接线的零线上；更进一步的，所述电阻为纯电阻。

作为优选，所述电源输入端的电压为80V-300V，电压采样端的电压为2V-12V。

作为优选，还包括一个壳体，所述变压器和电阻位于壳体内部，所述的电源输入端、负载输入端、电压采样端和电流采样端位于壳体的外部。进一步的，所述的壳体为金属壳体或塑料壳体。

从以上技术方案可知，本实用新型通过为示波器配备一个电压采样端和一个电流采样端，对各种直流恒压恒流电源或开关电源进行电压、电流特性动态测试，电压采样环节为隔离低压测量，示波器长时间挂机安全性好、电流采样环节因为采样电阻功率很高，电阻值非常小，对电源空载与加载运行测试没有任何影响，示波器介入的负载效应也很微弱，可以适应示波器对任何电流变化幅度的全波测试；同时电压采样端和电流采样端可以引出几十米以上的导线，供示波器采用中远距离测量工作模式而且测试显示效果不受影响，电压电流波形采样模块的应用为示波器测量技术提供了更加完善、合理的测量手段。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图；

图2是本实用新型采样模块的实际应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的电压电流波形采样模块，包括与交流电源连接的电源输入端和连接直流电源的负载输入端，变压器初级端的其中一端以及采样模块的负载输入端L1均与电源的火线L相连，变压器初级端的另一端和电阻R的其中一端与电源的零线N相连，电阻的另一端与采样模块的负载输入端N1相连，所述电源输入端的电压为80V-300V，变压器将电源输入端的电压降压后输出至所述电压采样端，使得电压采样端的电压为2V-12V。所述电阻设置在零线上，电阻为纯电阻，其电阻阻值为0.01Ω-0.1Ω。电压采样端设有两个电压端子1和2，电流采样端设有两个电流端子3和4。

图2是为本实用新型的电压电流波形采样模块辅助示波器测试二次电源的电压、电流动态特性曲线的示意图，电压电流波形采样模块5的电源输入端与被测电源6相连，被测电源可以是线性直流电源或开关电源，电压采样端、电流采样端都与示波器7相连，被测电源连接一个负载8。示波器只要使用两只同一种型号无源探头连接在电压采样端和电流采样端，就可以方便、准确对电源运行的电压、电流波形时间分布进行动态采样，电压电流波形采样模块测量参数时，可调节负载的电阻、电抗值，示波器可以很方便测试出来被测电源的空载、额定、满载、过载保护电流动态变化时间曲线。优选的，电压电流波形采样模块还包括一个壳体9，变压器和电阻位于壳体内部，电源输入端、负载输入端、电压采样端和电流采样端位于壳体的外部，方便采样模块的使用，壳体最好为金属壳体或塑料壳体。

上述实施方式仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴。

Claims (7)

1.一种电压电流波形采样模块，包括与交流电源连接的电源输入端和与示波器连接的电流、电压采样端，其特征在于：还包括连接直流电源的负载输入端，该负载输入端与所述电源输入端连接；在电源输入端设置有一变压器，该变压器通过将所述交流电源降压后输出至所述电压采样端；在所述负载输入端与所述电源输入端之间的连接线上设置有一电阻，该电阻两端的电流输出至所述电流采样端。

2.如权利要求1所述的电压电流波形采样模块，其特征在于：所述电阻的电阻值为0.01Ω-0.1Ω。

3.如权利要求1或2所述的电压电流波形采样模块，其特征在于：所述电阻设置在所述连接线的零线上。

4.如权利要求1或2所述的电压电流波形采样模块，其特征在于：所述电阻为纯电阻。

5.如权利要求1或2所述的电压电流波形采样模块，其特征在于：所述电源输入端的电压为80V-300V，电压采样端的电压为2V-12V。

6.如权利要求1或2所述的电压电流波形采样模块，其特征在于：还包括一个壳体，所述变压器和电阻位于壳体内部，所述的电源输入端、负载输入端、电压采样端和电流采样端位于壳体的外部。

7.如权利要求6所述的电压电流波形采样模块，其特征在于：所述的壳体为金属壳体或塑料壳体。