CN213210409U - 一种用于待测电源质量评估的电子负载及评估系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源检测领域，具体涉及一种用于待测电源质量评估的电子负载及评估系统，所述电子负载包括采样电阻单元、采样电流放大单元、控制电压输入端、负反馈调节单元以及负载单元，所述采样电阻单元与待测电源的两极连接；所述采样电流放大单元的一端与采样电阻单元连接，另一端接入负反馈调节单元，所述控制电压输入端接入负反馈调节单元，所述负反馈调节单元输出端与负载单元连接；本实用新型通过将原来使用水泥电阻来消耗待测电源输出能量的形式改为使用MOS管来消耗，并且可通过调节输入电压控制，来控制输出电流的大小，其电流的可调精度高且方便，且电路简单、可拓展性强、兼容性强、元器件选择范围广，还可以应用于多种电压和电流。

Description

一种用于待测电源质量评估的电子负载及评估系统

技术领域

本实用新型涉及电源检测领域，具体涉及一种用于待测电源质量评估的电子负载及评估系统。

背景技术

在产品选型新电源芯片时需要在不同负载电流下进行纹波测试；通常对新电源芯片进行测试评估时，使用的负载为电阻负载，由水泥电阻构成；通常需要根据实际电压和电流值选择不同功率值和电阻值的水泥电阻，由于水泥电阻精度较低，在实际的控制电流上精度也较低，由此也就无法测试到电源芯片在指定电流下或者甚至极限电流下的实际性能。

为了测试到电源芯片的实际性能，通常会采用电子负载来调试检测电源质量，电子负载是通过控制内部功率(MOSFET)或晶体管的导通量(量占空比大小)，依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，模拟负载是感性阻性和容性，容性负载电流上升时间；电子负载通过MOSFET管，将原来使用水泥电阻来消耗待测电源输出的能量的形式改为使用MOS管来消耗，利用MOS管来消耗能量，可以应用于多种电压和电流，且电路简单可扩展性强，而现有的电子负载通常都只适用于某一种电压和电流，测试大电压大电流时，需要选择能承受更大功率的MOSFET或者增加多个MOS管；测试小电压大电流时，需要选择更大供电电压的OperationalAmplifier和更小导通电阻，需要更大电流时，需要调试PID参数和同向比例放大器的放大比例。

因此，需要设计一种负载电流可调精度高且方便、兼容性强、电路简单且可扩展性强的用于待测电源质量评估的电子负载及评估系统，来应用于多种电压和电流。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于待测电源质量评估的电子负载及评估系统，可以应用于多种电压和电流，电路简单，可拓展性强，电流调节可调精度高且方便，兼容性强，元器件选择范围广，能够监控当前电流。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于待测电源质量评估的电子负载，其优选方案在于：所述电子负载包括采样电阻单元、采样电流放大单元、控制电压输入端、负反馈调节单元以及负载单元，所述采样电阻单元与待测电源的两极连接，以完成电流采样；所述采样电流放大单元的一端与采样电阻单元连接，以获取采样电流并对其进行放大输出，另一端接入负反馈调节单元，所述控制电压输入端接入负反馈调节单元，所述负反馈调节单元输出端与负载单元连接。

其中，较佳方案为所述采样电阻单元包括多个并联连接的采样电阻。

其中，较佳方案为所述采样电流放大单元为一同相放大器，所述同相放大器的输入端与采样电阻单元连接，以获取采样电流并对其进行放大输出，其输出端与负反馈调节单元。

其中，较佳方案为所述负反馈调节单元为PID运算电路，所述PID运算电路包括一差分运算器，所述差分运算器的正相输入端与采样电流放大单元连接，其反相输入端与控制电压输入端连接，其输出端与负载单元连接。

其中，较佳方案为所述负载单元为MOS管组，所述MOS管组包括多个相连的MOS管。

其中，较佳方案为所述多个相连MOS管的G极均与负反馈调节单元连接，其D极均与采样电阻单元连接，其S极均接地。

其中，较佳方案为所述采样电流放大单元与负反馈调节单元之间设置有第一滤波单元。

其中，较佳方案为所述负反馈调节单元与负载单元之间设置有第二滤波单元。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型还提供一种用于待测电源质量评估的评估系统，其优选方案在于：所述评估系统包括如上所述的电子负载，所述评估系统还包括与电子负载连接的待测电源以及用于输入控制电压的控制电压输入模块。

其中，较佳方案为所述评估系统还包括用于检测待测电源输入电压的输入电压检测模块以及用于测试波纹和实际输出平均电压的示波器模块。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过设计一种可调节负载电流的电子负载及其检测方法，将原来使用水泥电阻来消耗待测电源输出能量的形式改为使用MOS管来消耗，并且可通过调节输入电压控制，来控制输出电流的大小，其电流的可调精度高且方便，且电路简单、可拓展性强、兼容性强、元器件选择范围广，还可以应用于多种电压和电流。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型中的一种用于待测电源质量评估的电子负载的结构示意图；

图2是本实用新型中的一种用于待测电源质量评估的电子负载的电路原理图；

图3是本实用新型中的一种用于待测电源质量评估的评估系统的结构示意图一；

图4是本实用新型中的一种用于待测电源质量评估的评估系统的结构示意图二。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1-图2所示，本实用新型提供一种用于待测电源质量评估的电子负载的最佳实施例。

一种用于待测电源质量评估的电子负载，参考图1，所述电子负载包括采样电阻单元100、采样电流放大单元200、控制电压输入端300、负反馈调节单元400以及负载单元500，所述采样电阻单元100与待测电源的两极连接，以完成电流采样；所述采样电流放大单元200的一端与采样电阻单元100连接，以获取采样电流并对其进行放大输出，另一端接入负反馈调节单元400，所述控制电压输入端300接入负反馈调节单元400，所述负反馈调节单元400输出端与负载单元500连接。

具体的，参考图2，所述采样电阻单元为采样电阻组，所述采样电阻组包括多个并联连接的采样电阻，在本实施例中，所述采样电阻组包括5个通过并联连接的采样电阻，分别为R1、R2、R3、R4和R5，所述并联后的电阻组的一端与待测电源的正极连接，其另一端与采样电流放大单元输入端连接；所述采样电阻用于电流采样，并形成采样电流；电流采样电阻也称之为电流取样电阻，用于测量电路中的电流，电流采样电阻在电路中通常被用来做参考的电阻，常用在反馈电路里，例如在稳压电源的电路中，为了使输出的电压保持恒定的状态，需要从输出电压中取一部分电压作为参考，这时就需要用到电流采样电阻，如果电路中输出电源过高，输入端就自动降低电压，使得输出的电压减少，在本实施例中，我们需要反馈的量是输出的电流，此时用来采样电流的电阻就为本申请中的电流采样电阻。

其中，所述采样电阻的数量可根据具体待测电压参数设置。

进一步地，参考图2，所述采样电流放大单元为同相放大器，所述同相放大器的输入端与采样电阻单元连接，其输出端与负反馈调节单元，其主要用于获取并放大采样电流以改善调节精度；值得说明的是，在所述同相放大器的输出端可对当前电流进行监控。

具体的，所述同相放大器的输入端与采样电阻单元连接，且其正相输入端与采样电阻单元之间设置有R6，其反相输入端与采样电阻单元之间设置有R7，其输出端与负反馈调节单元连接，进一步地，所述同相放大器的反相输入端与输出端连接，且之间设置有电阻R8。

进一步地，参考图2，所述负反馈调节单元为PID运算电路，所述PID运算电路包括一差分运算器，所述差分运算器的正相输入端与采样电流放大单元连接，其反相输入端与控制电压输入端连接，其输出端与负载单元连接；在本实施例中，设置所述PID运算电路的目的是为了形成调节负反馈，将PID运算电路引入负反馈可以大大提高增益乃至整个系统的稳定性，可实现自动控制，进一步地，可以改变输入输出阻抗，使系统更有利于推动负载。

具体的，所述差分运算器的正相输入端与采样电流放大单元之间还设置有电容C1、电阻R9以及电阻R10；所述差分运算器的反相输入端与输出端之间这只有电容C2、电容C3以及电阻R11。

进一步地，参考图2，所述负载单元为MOS管组，所述MOS管组包括多个相连的MOS管，所述多个相连MOS管的G极均与负反馈调节单元连接，其D极均与采样电阻单元连接，其S极均接地；具体的，所述MOS管采用N-MOS管，N-MOS管具体为N沟MOS晶体管，由于采用电阻负载使得控制电流精度较低，从而使得无法测试到电源芯片在指定电流下甚至实际电流下的实际性能，所以采用MOS管作为负载以消耗电流，本申请将原来使用水泥电阻来消耗待测电源输出的能量(能量＝待测电源电压U乘以目标电流值I)的形式改为使用MOS管来消耗待测电压输出能量，而通过MOS管来实现消耗能量的优势为：可以应用于多种电压和电流，电路简单，可拓展性强，电流调节可调精度高且方便，兼容性强，元器件选择范围广，能够监控当前电流等；在本实施例中，所述MOS管组采用3个N型MOS管，分别为第一MOS管510、第二MOS管500以及第三MOS管530，所述第一MOS管510、第二MOS管500以及第三MOS管530的D端均与采样电阻单元100连接，所述第一MOS管510、第二MOS管500以及第三MOS管530的S端均接地，所述第一MOS管510、第二MOS管500以及第三MOS管530的G端均与负反馈调节单元的输出端连接。

其中，所述MOS管的数量可根据具体待测电压参数设置。

进一步地，参考图2，所述采样电流放大单元200与负反馈调节单元400之间设置有第一滤波单元600；所述负反馈调节单元400与负载单元500之间设置有第二滤波单元700，其中，所述滤波单元采用常规滤波电路，滤波电路作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。

具体的，所述第一滤波电路600包括电阻R12、电容C4以及电容C5；所述第二滤波电路包括电阻R13、电容C6以及电容C7。

在本实施例中，所述电子负载运行方式具体为通过调节控制电压输入端的控制电压值，获取输出的负载电流。

其中，所述负载电流输出值与控制电压值的关系为I＝U/AR,其中，I为负载电流，U为控制电压输入端输入的电压，R为采样电阻阻值。

如图3-图4所示，本实用新型提供一种用于待测电源质量评估的评估系统的最佳实施例。

一种用于待测电源质量评估的评估系统，参考图3，所述评估系统包括如上所述的电子负载10，所述评估系统还包括与电子负载10连接的待测电源20以及用于输入控制电压的输入模块30。

具体的，所述电子负载10中的采样电阻单元100中的电阻均与待测电源20的正负两极连接，以完成电流采样，所述输入模块30与电子负载10中的控制电压输入端300连接，以输入控制电压，且输入的控制电压的具体电压值为使用者自行输入。

进一步地，并参考图4，所述评估系统还包括用于检测待测电源20的输入电压的输入电压检测模块40以及用于测试波纹和实际输出平均电压的示波器模块50。

其中，所述实时示波器模块50的探头使用无源探头。

以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于待测电源质量评估的电子负载，其特征在于：所述电子负载包括采样电阻单元、采样电流放大单元、控制电压输入端、负反馈调节单元以及负载单元，所述采样电阻单元与待测电源的两极连接，以完成电流采样；所述采样电流放大单元的一端与采样电阻单元连接，以获取采样电流并对其进行放大输出，另一端接入负反馈调节单元，所述控制电压输入端接入负反馈调节单元，所述负反馈调节单元输出端与负载单元连接。

2.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于：所述采样电阻单元包括多个并联连接的采样电阻。

3.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于：所述采样电流放大单元为一同相放大器，所述同相放大器的输入端与采样电阻单元连接，以获取采样电流并对其进行放大输出，其输出端与负反馈调节单元。

4.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于：所述负反馈调节单元为PID运算电路，所述PID运算电路包括一差分运算器，所述差分运算器的正相输入端与采样电流放大单元连接，其反相输入端与控制电压输入端连接，其输出端与负载单元连接。

5.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于：所述负载单元为MOS管组，所述MOS管组包括多个相连的MOS管。

6.根据权利要求5所述的电子负载，其特征在于：所述多个相连MOS管的G极均与负反馈调节单元连接，其D极均与采样电阻单元连接，其S极均接地。

7.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于：所述采样电流放大单元与负反馈调节单元之间设置有第一滤波单元。

8.根据权利要求1所述的电子负载，其特征在于：所述负反馈调节单元与负载单元之间设置有第二滤波单元。

9.一种用于待测电源质量评估的评估系统，其特征在于：所述评估系统包括如权利要求1-8任一所述的电子负载，所述评估系统还包括与电子负载连接的待测电源以及用于输入控制电压的控制电压输入模块。

10.根据权利要求9所述的评估系统，其特征在于：所述评估系统还包括用于检测待测电源输入电压的输入电压检测模块以及用于测试波纹和实际输出平均电压的示波器模块。

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