CN209264936U - 一种开关电源老化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种开关电源老化系统，包括：电功率控制模块、发热器、水箱、第一处理器以及用于冷却发热器的水冷却系统；所述电功率控制模块电连接于发热器，第一处理器连接于电功率控制模块；所述水箱连接水循环系统，水箱设置供水管。针对本行业电源老化工作场景特点，本技术采用了水循环系统进行冷却散热，只需要将冷却系统的冷却管安装入厂房并附在发热器附近或者紧贴发热器，其他部件安装在厂房外，达到了优化车间环境的效果。本技术采用水冷方式且回收利用功能，工厂大部分有员工宿舍，回收的热水可以供生活用水，节能环保。

Description

一种开关电源老化系统

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源老化系统。

背景技术

开关电源老化是指开关电源在生产成品将要出厂的时候对其按照额定的功率进行通电测试，现有技术的开关电源老化系统如图1所示，其工作原理为：交流电源由L，N进入被老化的产品开关电源，开关电源输出端的电压连接电子导热板（发热器），电子导热板以特定的功率发热（设置了电功率控制部件用来控制功率），热量会直接导入散热部件中去，风扇安装在导热板的散热部件上，以风冷的方式把散热部件中的热量吹到空气中去，达到散热的效果。然而，实际应用中却发现如下弊端：

1、不节能，开关电源输出的电能由电子导热板转化为热量后散到空气中，并没有回收再利用；

2、风扇工作噪音非常大，老化现场被老化的开关电源有什么异常声音都很难发现。每个老化设备都需要有单独的风扇散热，而成规模化生产的厂房阵列着多台老化设备，他们同时工作，因所需散热的功率大，所用风扇的功率也大，噪音也相应的大；

3、车间温度很高，工作人员无法正常工作。电子导热板的热量由风扇吹到空中，如此循环，热量累积，车间的温度较高，工作人员工作条件恶劣。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种开关电源老化系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：一种开关电源老化系统，包括：电功率控制模块、发热器、水箱、第一处理器以及用于冷却发热器的水冷却系统；所述电功率控制模块电连接于发热器，第一处理器连接于电功率控制模块；所述水箱连接水循环系统，水箱设置供水管。

基本工作原理为，开关电源输出端电压加载在电功率控制模块，电功率控制模块获取开关电源电压作为开关电源反馈端连接第一处理器的信号输入端，第一处理器的信号输出端还连接电功率控制模块，同时，开关电源输出端电压也加载在发热器，成品后的开关电源DC额定电压固定，根据功率P=UI可以知道，加载到发热器的电压U不变，改变流过其电流I大小就可以改变功率P，然而可以适应不同规格功率的开关电源老化。

至于电流I大小的获得，由于开关电源输出端电压U经电功率控制模块反馈给第一处理器，第一处理器根据预设的功率大小P（所需要的）再结合反馈电压U可以计算出要求的电流I大小，电流I大小输出给电功率控制模块再输给发热器，从而可以满足老化功率要求。

针对本行业电源老化工作场景特点，本技术采用了水循环系统进行冷却散热，只需要将冷却系统的冷却管安装入厂房并附在发热器附近或者紧贴发热器，其他部件安装在厂房外，达到了优化车间环境的效果。本技术采用水冷方式且加收利用功能（供水管可以接水），工厂大部分有员工宿舍，回收的热水可以供生活用水，节能环保。

在一些实施方式中，所述电功率控制模块包括运算放大器M、分压电阻以及电阻R4；所述第一处理器经过分压电阻后连接运算放大器M的正相输入端，运算放大器M输出端连接发热器的控制端，所述发热器的输出端连接运算放大器M的反相输入端，所述电阻R4串联于运算放大器M的反相输入端和发热器输出端之间的节点P。电阻R4和发热器形成一回路，电流经开关电源输出端流过发热器再流过电阻R4，在R4处形成一反馈电压，该反馈电压输入到运算放大器M的反相输入端，同时所需电流I进入算放大器M的正向输入端，电阻R4相当于反馈电路，其可以调节电流I 的稳定性，以使功率P稳定，有利于电路的稳定性和可靠性。

在一些实施方式中，所述发热器包括场效应管Q1和导热板；所述场效应管Q1的栅极连接运算放大器M的输出端，场效应管Q1的输出端连接运算放大器M的反相输入端；场效应管Q1设置于导热板上，所述水冷却系统经过导热板。这里场效应管Q1工作在放大状态，其充当发热器，热量散到导热板后经水冷却系统吸收带走，实现冷却作用。

在一些实施方式中，还包括第二处理器、无线发射天线以及无线接收天线；所述第一处理器连接无线接收天线，所述第二处理器连接无线发射天线。

第二处理器可以设置在远程控制室内，所需要的老化功率参数可以输入第二处理器内形成无线电信号，再经过无线发射天线发射给无线接收天线，然后第一处理器接收信号后，解码、计算处理，获取所需要的老化功率P，根据获取的电压U，计算出所需电流I。如此，可以通过单对多的方式控制老化设备，即单个第二处理器对应多个第一处理器，可以实现远程控制，避免了布线复杂或者维护检修不便的弊端。

在一些实施方式中，还包括显示屏，所述显示屏的信号输入端电连接于第二处理器的信号输出端。第二处理器实时把需要发送的功率参数等信息显示出来，便于观看识别。

在一些实施方式中，还包括控制面板，所述控制面板电连接于第二处理器。通过控制面板的按钮可以输入所需要的老化功率参数，经第二处理器处理。

附图说明

图1为现有技术的开关电源老化系统示意图；

图2为本实用新型一实施方式的开关电源老化系统示意图；

图3为图2中开关电源老化系统的一实施方式的电功率控制模块和发热器工作原理示意图；

图4为本实用新型一实施方式的开关电源老化系统示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图2、3所示，一种开关电源老化系统，包括：电功率控制模块10、发热器20、水箱、第一处理器以及用于冷却发热器20的水冷却系统；所述电功率控制模块10电连接于发热器20，第一处理器连接于电功率控制模块10；所述水箱连接水循环系统，水箱设置供水管。

基本工作原理为，开关电源输出端电压加载在电功率控制模块，电功率控制模块另设一端口，该端口和第一处理器连接，电功率控制模块获取开关电源电压后，经电功率控制模块端口反馈到第一处理器的信号输入端，第一处理器的信号输出端还连接电功率控制模块，同时，开关电源输出端电压也加载在发热器，成品后的开关电源DC额定电压固定，根据功率P=UI可以知道，加载到发热器的电压U不变，改变流过其电流I大小就可以改变功率P，因而可以适应不同规格功率的开关电源老化。

至于电流I大小的获得，由于开关电源输出端电压U经电功率控制模块反馈给第一处理器，第一处理器根据预设的功率大小P（所需要的）再结合反馈电压U可以计算出要求的电流I大小，电流I大小输出给电功率控制模块再输给发热器，从而可以满足老化功率要求。

针对本行业电源老化工作场景特点，本技术采用了水循环系统进行冷却散热，只需要将冷却系统的冷却管安装入厂房并附在发热器附近或者紧贴发热器，其他部件安装在厂房外，达到了优化车间环境的效果。本技术采用水冷方式且加收利用功能，工厂大部分有员工宿舍，回收的热水可以供生活用水，节能环保。 另外，还可以根据需要调节老化功率P，以适应不同规格的开关电源。

对于电功率控制模块10和发热器20的设计，可以采用以下技术方案：

所述电功率控制模块10包括运算放大器M、分压电阻以及电阻R4；

所述第一处理器经过分压电阻（由电阻R2、电阻R3承担分压电阻）后连接运算放大器M的正相输入端，运算放大器M输出端连接发热器20的控制端，所述发热器20的输出端连接运算放大器M的反相输入端，所述电阻R4串联于运算放大器M的反相输入端和发热器20输出端之间的节点P。

所述发热器20包括场效应管Q1和导热板；

所述场效应管Q1的栅极连接运算放大器M的输出端，场效应管Q1的输出端连接运算放大器M的反相输入端；场效应管Q1设置于导热板上，所述水冷却系统经过导热板（冷却循环管附着于或者贴近导热板）。

其工作原理如下，参考图3：

图2中的a.c.d.e.f.g端分别对应图3中的a.c.d.e.f.g端，C端为开关电源加载端，其电压为开关电源的额定电压，一方面通过电功率控制模块10反馈到第一处理器，另一方面，加载到场效应管Q1的输入端即c端；第一控制器的电流经a端进入；

结合图2和图3，对于电路的反馈平衡功能：工作的时候，分别在运算放大器M的正、负输入端产生电压U+，电压U-，即经场效应管Q1的电流I电路为：C端到场效应管Q1到电阻R4再回到d端（负极或者接地），其方向如图3的T1所示，当电流I上升时，电压U-上升，这时运算放大器电压U-大于电压U+，所以运算放大器M的输出端g电压下降，连接场效应管Q1的删极电压也下降，即场效应管Q1的等效内阻变大，由U=IR得，电流I会降低，流过电阻R4的电流也下降，所以电压U-下降，即可以调节电流I，同理，当电压U-下降时的过程相反。所以电路电流I会达到一个稳定平恒，老化功率稳定在所需的值，老化可靠，稳定，相比于传统没有调节功能的电路，本电路工作更可靠和稳定。

需要说明的是，运算放大器的一个工作特性：就是它的正输入端电压必需要等于负输入端电压，也就是电压U- =电压U+。当U-大于U+时，运算放大器输出端电压等于0，场效应管Q1相当于开路，流经的电流I减小。反之，场效应管相当于导通，流经场效应管Q1的电流增大。本技术的调节功能也是基于该特性完成的。另外， 场效应管导通时漏极D、源极S之间的电阻为“0”，在关闭时漏极D、源极S之间的电阻相当于无限大，两者都是以电阻大小来定义的，那两者之间的电阻就是“0”到无限大，而控制这个电阻的就是g点的电压，故这里将其当发热器使用本技术只以单个场效应管Q1为例进行说明，实际使用可以采用多个场效应管组。

结合图2和图3，对于电路的功率可调节功能，原理如下：

式中，P为功率；

为开关电源电流，即C端电流，流经场效应管Q1的输入端；

U 为开关电源额定电压，加载到场效应管Q1的输入端；

为流经电阻R4的电流，即图3中回路T1的电流；

分别为运算放大器M的反相输入端和正相输入端的电压；

为从第一控制器出来的电流I加载a端的电压，该电压经过电阻R2和R3分压后进入运算放大器M的正相输入端。

最终由上述最后面那个推导公式的最右边的结果可以知道：功率P只跟 （从第一控制器出来的电流加载a端的电压）有关，且其成正比；由此可知，功率P的调节只需要调节a端电流即可，即可以通过第一控制器根据要求的功率P和检测到的开关电源额定电压计算出所需要输出的电流即可。

综上，本技术中的电功率控制模块10和发热器20的电路即可以具有稳定电流的效果，也可以具有调节功率P的效果，传统的老化系统只针对特定的功率老化，应用范围过小，当需要老化不同功率的开关电源时候成本太高。

更优地，还包括第二处理器、无线发射天线以及无线接收天线；

所述第一处理器连接无线接收天线，所述第二处理器连接无线发射天线。第二处理器可以设置在远程控制室内，所需要的老化功率参数可以输入第二处理器内形成无线电信号，再经过无线发射天线发射给无线接收天线，然后第一处理器接收信号后，解码、计算处理，获取所需要的老化功率P，根据获取的电压U，计算出所需电流I。如此，可以通过单对多的方式控制老化设备，即单个第二处理器对应多个第一处理器，可以实现远程控制，避免了布线复杂或者维护检修不便的弊端。

更优地，参考4，还包括显示屏，所述显示屏的信号输入端电连接于第二处理器的信号输出端。

更优地，还包括控制面板，所述控制面板电连接于第二处理器。

图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种开关电源老化系统，其特征在于，包括：电功率控制模块（10）、发热器（20）、水箱、第一处理器以及用于冷却发热器（20）的水冷却系统；

所述电功率控制模块（10）电连接于发热器（20），第一处理器连接于电功率控制模块（10）；

所述水箱连接水循环系统，水箱设置供水管。

2.根据权利要求1所述的开关电源老化系统，其特征在于，所述电功率控制模块（10）包括运算放大器M、分压电阻以及电阻R4；

所述第一处理器经过分压电阻后连接运算放大器M的正相输入端，运算放大器M输出端连接发热器（20）的控制端，所述发热器（20）的输出端连接运算放大器M的反相输入端，所述电阻R4串联于运算放大器M的反相输入端和发热器（20）输出端之间的节点P。

3.根据权利要求2所述的开关电源老化系统，其特征在于，所述发热器（20）包括场效应管Q1和导热板；

所述场效应管Q1的栅极连接运算放大器M的输出端，场效应管Q1的输出端连接运算放大器M的反相输入端；

场效应管Q1设置于导热板上，所述水冷却系统经过导热板。

4.根据权利要求1所述的开关电源老化系统，其特征在于，还包括第二处理器、无线发射天线以及无线接收天线；

所述第一处理器连接无线接收天线，所述第二处理器连接无线发射天线。

5.根据权利要求4所述的开关电源老化系统，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏的信号输入端电连接于第二处理器的信号输出端。

6.根据权利要求5所述的开关电源老化系统，其特征在于，还包括控制面板，所述控制面板电连接于第二处理器。