CN207528816U - 一种电源功率测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种电源功率测量装置，包括：电子负载、电压调理模块、数字处理器、基准电压模块和显示器，其中，所述电子负载的第一端口与被测电源相连，所述电子负载的第二端口与所述电压调理模块相连，所述电子负载的第三端口与所述数字处理器的第一端口相连；所述电压调理模块与所述数字处理的第二端口相连；所述数字处理器的第三端口与所述基准电压模块相连，所述数字处理器的第四端口与所述显示器相连。通过电子负载产生恒定的电流，实现了测量准确、可移植性强和成本低廉的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及功率测量技术领域，更具体地说，涉及一种电源功率测量装置。
背景技术
随着电力电子技术的高速发展，各种电子产品中的电源被大量使用。在电源被使用之前需要对电源的功率进行测量。现有的功率测量的基本方法可以分类两类：一类是直接测量元器件的端电压和通过的电流，通过计算得出待测功率，这种功率测量装置主要是用于测量直流或低频功率；另一类是将电磁能量转换成易于测量的形式，如热能、光能等，然后以间接方式测出功率，这种功率测量装置主要应用于射频和微波波段，例如，量热计式功率计、测热电阻或变热电阻功率计以及光度计式功率计等，这些都是基于能量转换的来实现功率测量的。
在采用第一类电源功率测量装置时，由于需要测量电压和电流，并且电流的测量是重点，而电流的测量方法是通过直接测量或者利用传感器测量。直接测量时，会把测试工具接入被测对象，接入阻抗会影响测量精度；利用传感器测量电流时，需要根据具体电路选择合适的传感器，传感器的额定电流值和被测对象的电流值需要匹配，对于不同的测量对象其可移植性较差。在采用第二电源功率测量装置时，由于需要将电磁能量进行转换，这种测试成本较高，并且测试系统较为复杂。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种电源功率测量装置，实现了测量准确、可移植性强和成本低廉的目的。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种电源功率测量装置，包括：
电子负载、电压调理模块、数字处理器、基准电压模块和显示器，其中，所述电子负载的第一端口与被测电源相连，所述电子负载的第二端口与所述电压调理模块相连，所述电子负载的第三端口与所述数字处理器的第一端口相连；
所述电压调理模块与所述数字处理的第二端口相连；
所述数字处理器的第三端口与所述基准电压模块相连，所述数字处理器的第四端口与所述显示器相连。
优选地，所述电子负载包括：
恒流源模块、稳压模块、分压控制模块、电压比较模块、电流控制模块、电流取样模块和负载，其中，所述恒流源模块与所述稳压模块的第一端口相连；
所述稳压模块的第二端口与所述分压控制模块的第一端口相连；
所述分压控制模块的第三端口与所述电压比较模块的第一端口相连；
所述电压比较模块的第二端口与所述电流取样模块的第一端口相连，所述电压比较模块的第三端口与所述电流控制模块的第一端口相连；
所述电流控制模块的第二端口与所述负载的第一端口相连；
所述负载的第二端口与所述电流取样模块的第二端口相连。
优选地，所述分压控制模块包括数字电位器，其中，所述电子负载的第三端口设置在所述数字电位器上。
优选地，所述电子负载的第四端口设置在所述电流取样模块上，所述电子负载的第四端口与所述数字处理器相连。
优选地，所述数字处理器包括DSP芯片。
优选地，所述数字处理器包括模数转换器。
优选地，所述模数转换器的模拟输入范围为0到3V。
优选地，所述电子负载的输入电压范围为3V到30V，所述电子负载的输入电流范围为0.01A到10A。
从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的电源功率测量装置，包括：电子负载、电压调理模块、数字处理器、基准电压模块和显示器，其中，所述电子负载的第一端口与被测电源相连，所述电子负载的第二端口与所述电压调理模块相连，所述电子负载的第三端口与所述数字处理器的第一端口相连；所述电压调理模块与所述数字处理的第二端口相连；所述数字处理器的第三端口与所述基准电压模块相连，所述数字处理器的第四端口与所述显示器相连。将电子负载与被测电源相连，通过数字处理器控制电子负载使其输出特定电流，即保证了电源功率测量时需要的电流恒定，避免了接入阻抗对电流的影响，同时该电子负载的电压电流输入范围较大，解决了通过传感器测电流的复用性差的问题，实现了功率测量的准确性。并且在该装置通过基准电压模块对采样值进行校正提高了采样精度，也确保了测量结果的准确性。同时是直接对电流和电压进行采样的，解决了现有技术中将电磁能量进行准换的成本和复杂性的问题，使得测量成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种电源功率测量装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种电子负载的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，本实用新型实施例公开了一种电源功率测试装置，包括：
电子负载1、电压调理模块2、数字处理器3、基准电压模块4和显示器5，其中，所述电子负载1的第一端口与被测电源相连，所述电子负载1的第二端口与所述电压调理模块相连，所述电子负载1的第三端口与所述数字处理器3的第一端口相连；
所述电压调理模块2与所述数字处理3的第二端口相连；
所述数字处理器3的第三端口与所述基准电压模块4相连，所述数字处理器的第四端口与所述显示器5相连。
需要说明的是，电子负载1一般有四种工作模式，分别是恒流模式、恒阻模式、恒压模式和恒功率模式.电子负载的原理是控制内部功率MOSFFT(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)或晶体管的导通率，靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流，同时可以实现模拟负载短路，模拟负载的感性阻性和容性，容性负载电流上升时间。
在对被测电源进行功率测量的过程中，将被测电源与电子负载1进行连接，这样将电子负载引入到了被测电源的回路中，通过电子负载1产生被测电源功率测试过程中恒定的电流，然后采样获得电压值，然后通过电压调理模块和基准电压模块对采样电压进行调理和误差补偿，最后通过数字处理器3的计算和处理得到被测电源的功率。
由于要求被测电源的被测回路中电路稳定，才不会影响被测电源功率测试的准确性。所以通过数字处理器3的第一端口与电子负载1的第三端口相连，进而实现对电子负载的控制，使其输出特定电流。
具体的，在数字处理器3中包括模数转换器。
数字处理器3的模数转换器的模拟输入范围为0-3V，需要将采样输入的信号先经过电压调理模块2进行调整，使输入电压在数字处理器3的模数转换器正常工作范围内，否则，大电压或者负电压进入到数字处理器3，会使得数字处理器3的芯片被烧坏。
由于数字处理器3的模数转换器的误差不仅包括其本身器件特性引起的零点、增益、非线性等误差，还存在原理型的量化误差等。非线性误差、量化误差等这些因素很难通过措施来弥补，但由于模数转换器的转换特性是线性的，由转换特性引起的增益和偏移误差可通过适当的措施进行步长，补偿后可有效提高模数转换器的转换精度。在本实施例中通过数字处理器3的第三端口与基准电压模块2相连，引入两路基准电压对采样值进行校正来提高采样精度。即基准电压模块3的主要作用是进行校正，提高数字处理模块3的电压采集的精度。
将通过电压调理模块2进行调理和隔离后的电压信号接入到数字处理器3的模数转换器采集输入引脚，数字处理器3根据基准电压和采样电源进行计算处理后，将结果输出到与数字处理器3第四端口相连的显示器5上。同样显示器5还可以对中间测量过程进行显示。
参见图2，为本实用新型实施例中提供的一种电子负载的结构示意图，电子负载包括：
恒流源模块100、稳压模块101、分压控制模块102、电压比较模块103、电流控制模块104、电流取样模块105和负载106，其中，所述恒流源模块100与所述稳压模块101的第一端口相连；
所述稳压模块101的第二端口与所述分压控制模块102的第一端口相连；
所述分压控制模块102的第三端口与所述电压比较模块103的第一端口相连；
所述电压比较模块103的第二端口与所述电流取样模块105的第一端口相连，所述电压比较模块103的第三端口与所述电流控制模块104的第一端口相连；
所述电流控制模块104的第二端口与所述负载106的第一端口相连；
所述负载106的第二端口与所述电流取样模块105的第二端口相连。
具体的，所述分压控制模块102包括数字电位器，其中，所述电子负载的第三端口设置在所述数字电位器上。
所述电子负载的第四端口设置在所述电流取样模块105上，所述电子负载的第四端口与所述数字处理器相连。
当电子负载与被测电源连接时，该电子负载的工作原理是，恒流源模块100会产生一个稳定的电流源，然后该电流源会经过稳压模块101进行稳压，稳压后的电压进入到分压控制模块102中，同时分压控制模块102中包括数字电位器，该分压控制模块102通过数字电位器与数字处理器相连，接收数字处理发来的控制电压信息。分压控制模块102的主要作用是保证电子负载回路中的电压符合预设好的值，当不符合时，数字处理器会控制数字电位器使其符合。电压比较模块103会接收分压控制模块102输出的电压，以及电流采样模块105输入的电压，在电压比较模块103中会对这两个电压进行比较，比较的目的是确保电子负载回路中的电流是保持稳定的。当不一致时，会控制电流控制模块104进行工作，电流控制模块104的主要功能是，根据电压比较模块103输入的信号来决定是否工作。例如，当电压比较模块103输入的比较信号为1时，那么该电流控制模块104进行工作，即增大电子负载回路中的电流；当电压比较模块103输入的比较信号为0时，那么电流控制模块104停止工作，电子负载回路中的电流会变小。
通过该电子负载的上述结构的配合，恒流源模块100产生稳定的电流源，数字处理器通过电流取样模块105实时判断并调整分压控制模块102的输出的电压，从而实现了电子负载在被测电源测量过程中提供稳定的电流的目的。
需要说明的是，在本实用新型中的被测电源可以为DC/DC电源，该DC/DC电源表示的是高压(低压)直流电源变换为低压(高压)直流电源。
在本实用新型的另一实施例中，所述数字处理器包括DSP芯片。
在本实用新型的另一实施例中，所述数字处理器包括模数转换器。
在本实用新型的另一实施例中，所述模数转换器的模拟输入范围为0到3V。
在本实用新型的另一实施例中，所述电子负载的输入电压范围为3V到30V，所述电子负载的输入电流范围为0.01A到10A。
通过本实用新型提供的一种电源功率测量装置，在对被测电源进行功率测量的过程中，将被测电源与电子负载进行连接，这样将电子负载引入到了被测电源的回路中，通过电子负载产生被测电源功率测试过程中恒定的电流，然后采样获得电压值，然后通过电压调理模块和基准电压模块对采样电压进行调理和误差补偿，最后通过数字处理器的计算和处理得到被测电源的功率。将电子负载与被测电源相连，通过数字处理器控制电子负载使其输出特定电流，即保证了电源功率测量时需要的电流恒定，避免了接入阻抗对电流的影响，同时该电子负载的电压电流输入范围较大，解决了通过传感器测电流的复用性差的问题，实现了功率测量的准确性。并且在该装置通过基准电压模块对采样值进行校正提高了采样精度，也确保了测量结果的准确性。同时是直接对电流和电压进行采样的，解决了现有技术中将电磁能量进行准换的成本和复杂性的问题，使得测量成本低廉。
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。
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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (9)
1.一种电源功率测量装置，其特征在于，包括：
电子负载、电压调理模块、数字处理器、基准电压模块和显示器，其中，所述电子负载的第一端口与被测电源相连，所述电子负载的第二端口与所述电压调理模块相连，所述电子负载的第三端口与所述数字处理器的第一端口相连；
所述电压调理模块与所述数字处理的第二端口相连；
所述数字处理器的第三端口与所述基准电压模块相连，所述数字处理器的第四端口与所述显示器相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电子负载包括：
恒流源模块、稳压模块、分压控制模块、电压比较模块、电流控制模块、电流取样模块和负载，其中，所述恒流源模块与所述稳压模块的第一端口相连；
所述稳压模块的第二端口与所述分压控制模块的第一端口相连；
所述分压控制模块的第三端口与所述电压比较模块的第一端口相连；
所述电压比较模块的第二端口与所述电流取样模块的第一端口相连，所述电压比较模块的第三端口与所述电流控制模块的第一端口相连；
所述电流控制模块的第二端口与所述负载的第一端口相连；
所述负载的第二端口与所述电流取样模块的第二端口相连。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分压控制模块包括数字电位器，其中，所述电子负载的第三端口设置在所述数字电位器上。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电子负载的第四端口设置在所述电流取样模块上，所述电子负载的第四端口与所述数字处理器相连。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字处理器包括DSP芯片。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字处理器包括模数转换器。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模数转换器的模拟输入范围为0到3V。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电子负载的输入电压范围为3V到30V，所述电子负载的输入电流范围为0.01A到10A。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示器包括液晶显示屏。
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