CN217846462U - 一种电源输出电容值检测系统及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电源输出电容值检测系统及装置，该系统包括电源模块、负载模块、采集模块、均衡模块以及控制模块：电源模块包括输出电源及输出电容，输出电源用于提供测试电压及测试电流；负载模块包括负载电容，采集模块用于采集各负载电容及输出电容的信息传递至控制模块；均衡模块包括滤波模组及恒流模组，滤波模组用于对测试电压进行滤波，恒流模组用于根据其生成的第一均衡信息输出测试电流的稳流信号；控制模块包括微控制器、用于根据测试电压、测试电流、负载电容信息及输出电容信息计算出输出电容的最佳电容值、及检测出输出电容的当前寿命。本实用新型在保证电路安全的条件下，达到快速测量输出电容的最佳电容值以及其当前寿命。

Description

一种电源输出电容值检测系统及装置

技术领域

本申请涉及电学技术领域，特别是涉及一种电源输出电容值检测系统及装置。

背景技术

目前随着工业和消费类等电子设备，越来越关注设备的功耗，设备也在向着低功耗、节能的理念进行快速发展。

在电子设备中，对功耗控制起到关键作用的就是电源模块，越来越多的电子产品加入了电源管理模块，用于控制系统的总功耗，其基本的运行原理为：正常工作时，设备核心控制器通过电源管理模块的电源分配机制，给相关工作模块（如测量模块、通信模块）提供电能；当设备不需要进行工作时，电源管理模块将切断部分模块的电源，保留必要的模块供电（如处理器等），将系统的总功耗降下来。在这个过程中，目前电源管理模块中多采用线性稳压器或开关电源给负载供电，采用电子开关、或机械开关来实现对负载电源的通断控制，而当负载中含有电容等容性负载时，当电源模块通过开关给容性负载上电的瞬间（瞬态响应，电容相当于短路），容性负载会拉低电源（线性稳压器或开关电源）的输出电压，即电压会产生跌落，如果该电源同时提供给其他模块，就会对其他模块的供电产生影响，严重时就会导致设备重启、逻辑错误等异常情况。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种电源输出电容值检测系统及装置，以至少解决上述相关技术中的不足。

第一方面，本申请实施例提供了一种电源输出电容值检测系统，包括电源模块、负载模块、采集模块、均衡模块以及控制模块：

所述电源模块包括输出电源以及输出电容，所述输出电容与所述输出电源电性连接，所述输出电源用于提供测试电压以及测试电流；

所述负载模块包括多个串联设置的负载电容，

所述采集模块用于对各所述负载电容以及所述输出电容进行采样收集，并将所采样收集到的负载电容信息及输出电容信息传递至所述控制模块；

所述均衡模块包括滤波模组以及恒流模组，所述滤波模组与所述输出电源相连接、且用于对所述测试电压进行滤波，所述恒流模组用于生成第一均衡信息，并根据所述第一均衡信息输出所述测试电流对应的稳流信号；

所述控制模块包括微控制器，所述微控制器用于根据所述测试电压、所述测试电流、所述负载电容信息以及所述输出电容信息计算出所述输出电容的最佳电容值、及检测出所述输出电容的当前寿命。

进一步的，所述采集模块包括第一采集单元，所述第一采集单元用于采集各所述负载电容的当前电容值，并将所述当前电容值传递至所述控制模块。

进一步的，所述采集模块还包括第二采集单元，所述第二采集单元用于采集所述输出电容的当前表面温度、以及采集所述输出电源经所述均衡模块优化后的测试电压和测试电流，并将所述当前表面温度、所述优化后的测试电压和所述优化后的测试电流传递至所述控制模块。

进一步的，所述控制模块还包括微处理器，所述微处理器用于接收所述当前表面温度、所述优化后的测试电压和所述优化后的测试电流，并根据所述当前表面温度、所述优化后的测试电压和所述优化后的测试电流计算出所述输出电容的当前寿命。

进一步的，所述电源输出电容值检测系统还包括开关模块，所述开关模块包括瞬时开关以及电子开关，所述电子开关设于所述电源模块与其他模块之间，所述瞬态开关设于所述输出电容与所述电源模块之间；所述电子开关为常闭状态、且所述电子开关用于保持所述电源模块对其他模块的供电，所述瞬态开关用于当所述控制模块对所述输出电容进行检测时，对所述电源模块与所述输出电容之间进行瞬时通断。

进一步的，所述控制模块还包括瞬态电压获取单元，所述瞬态电压获取单元用于获取在所述瞬态开关对所述电源模块与所述输出电容之间进行瞬时通断时，所述输出电容的瞬态电压跌落量。

进一步的，所述恒流模组还用于生成第二均衡信息，并根据所述第二均衡信息输出所述测试电压对应的稳压信号。

进一步的，所述电源输出电容值检测系统还包括监控模块，所述监控模块包括分设于所述输出电容和各所述负载电容上的数据传感器，所述数据传感器用于监控所述输出电容和各所述负载电容的内部温度。

进一步的，所述电源输出电容值检测系统还包括显示模块，所述显示模块用于显示所述输出电容的当前寿命以及最佳电容值。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电源输出电容值检测装置，包括上述的电源输出电容值检测系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过电源模块保证各模块之间的电源输出；通过采集模块采集各负载电容以及输出电容的信息，以便以其他模块针对各负载电容和输出电容的信息进行对应的处理；滤波模组能够对输出电源的电压进行滤波处理，恒流模组能够进一步稳定输出电源的电流，以避免瞬间电流或电压过大造成电容损坏；微控制器能够根据测试电压、测试电流、负载电容信息以及输出电容信息计算出输出电容的最佳电容值、及检测出输出电容的当前寿命，进一步在保证电路安全的条件下，达到快速测量输出电容的最佳电容值以及其当前寿命。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中的电源输出电容值检测系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例中的电源模块的结构框图；

图3为本实用新型实施例中的采集模块的结构框图；

图4为本实用新型实施例中的负载模块的结构框图；

图5为本实用新型实施例中的均衡模块的结构框图；

图6为本实用新型实施例中的控制模块的结构框图；

图7为本实用新型实施例中的均衡模块的结构框图；

图8为本实用新型实施例中的监控模块的结构框图。

主要元件符号说明：

电源模块	100	第二采集单元	220
				采集模块	200	负载电容	310
负载模块	300	滤波模组	410
				均衡模块	400	恒流模组	420
控制模块	500	微控制器	510
				开关模块	600	微处理器	520
监控模块	700	瞬态电压获取单元	530
				显示模块	800	瞬时开关	610
输出电源	110	电子开关	620
				输出电容	120	数据传感器	710
第一采集单元	210

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块（单元）的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

请参阅图1至图8，所示为本实用新型实施例中的电源输出电容120值检测系统，包括电源模块100、负载模块300、采集模块200、均衡模块400以及控制模块500：

所述电源模块100包括输出电源110以及输出电容120，所述输出电容120与所述输出电源110电性连接，所述输出电源110用于提供测试电压以及测试电流；

所述负载模块300包括多个串联设置的负载电容310，

所述采集模块200用于对各所述负载电容310以及所述输出电容120进行采样收集，并将所采样收集到的负载电容310信息及输出电容120信息传递至所述控制模块500；

所述均衡模块400包括滤波模组410以及恒流模组420，所述滤波模组410与所述输出电源110相连接、且用于对所述测试电压进行滤波，所述恒流模组420用于生成第一均衡信息，并根据所述第一均衡信息输出所述测试电流对应的稳流信号；

所述控制模块500包括微控制器510，所述微控制器510用于根据所述测试电压、所述测试电流、所述负载电容310信息以及所述输出电容120信息计算出所述输出电容120的最佳电容值、及检测出所述输出电容120的当前寿命。

可以理解的，所述输出电源110能够保障各模块之间的电源供应，进而保证整个检测系统的测试电压和测试电流的输出，采集模块200能够将其采集到的数据传递至控制模块500，以便于控制模块500根据该数据进行处理；滤波模组410能够对输出电源110的电压进行滤波处理，在本实施例中，所述第一均衡信息为恒流信息，该恒流模组420能够根据恒流信息进一步稳定输出电源110的电流，以避免瞬间电流或电压过大造成电容损坏；微控制器510能够根据测试电压、测试电流、负载电容310信息以及输出电容120信息计算出输出电容120的最佳电容值、及检测出输出电容120的当前寿命，进一步在保证电路安全的条件下，达到快速测量输出电容120的最佳电容值以及其当前寿命。

具体的，所述采集模块200包括第一采集单元210，所述第一采集单元210用于采集各所述负载电容310的当前电容值，并将所述当前电容值传递至所述控制模块500。

在本实施例中，所述采集模块200还包括第二采集单元220，所述第二采集单元220用于采集所述输出电容120的当前表面温度、以及采集所述输出电源110经所述均衡模块400优化后的测试电压和测试电流，并将所述当前表面温度、所述优化后的测试电压和所述优化后的测试电流传递至所述控制模块500。

可以理解的，所述第一采集单元210能够采集各负载电容310的当前电容值，并将所述当前电容值传递至所述控制模块500，该当前电容值可以通过根据各负载电容310的电容型号以及额定电容值以查表的方式得到，第二采集单元220用于采集该输出电容120的当前表面温度、以及采集上述输出电源110经过均衡模块400优化后的测试电压和测试电流，以使控制模块500根据上述的数据计算出对应的结果。

进一步的，所述控制模块500还包括微处理器520，所述微处理器520用于接收所述当前表面温度、所述优化后的测试电压和所述优化后的测试电流，并根据所述当前表面温度、所述优化后的测试电压和所述优化后的测试电流计算出所述输出电容120的当前寿命。

可以理解的，所述微处理器520根据所接收到的当前表面温度计算出该输出电容120的温度上升值，在将获取到的优化后的测试电压和优化后的测试电流输入到预设的数据库中进行计算，得到标准温度上升值，并根据该输出电容120的温度上升值和所述标准温度上升值计算出所述输出电容120的当前电容消耗百分比，即所述输出电容120的当前寿命。

在本实施例中，所述电源输出电容120值检测系统还包括开关模块600，所述开关模块600包括瞬时开关610以及电子开关620，所述电子开关620设于所述电源模块100与其他模块之间，所述瞬态开关设于所述输出电容120与所述电源模块100之间；所述电子开关620为常闭状态、且所述电子开关620用于保持所述电源模块100对其他模块的供电，所述瞬态开关用于当所述控制模块500对所述输出电容120进行检测时，对所述电源模块100与所述输出电容120之间进行瞬时通断。

可以理解的，电子开关620能够满足整个电源输出电容120值检测系统的电路通路，而瞬态开关能够在对输出电容120进行检测时，通过瞬态开关的瞬时通断来控制输出电源110与输出电容120之间的瞬时通断。

具体的，所述控制模块500还包括瞬态电压获取单元530，所述瞬态电压获取单元530用于获取在所述瞬态开关对所述电源模块100与所述输出电容120之间进行瞬时通断时，所述输出电容120的瞬态电压跌落量。

可以理解的，假设输出电源110的输出电压为Vo，输出电容120为Co，负载电容310为Cl；

瞬态开关打开后，假设输出电压Vo的跌落量为ΔV；

瞬态开关打开之前，输出电容120Co上的总电荷量：

（1）、q=Co*Vo；

瞬态开关闭合，重新分配给输出电容120Co和负载电容310Cl后，总电荷量q不变，则：

（2）、q=（Co+Cl）（Vo-ΔV）；

其中Co+Cl为两个电容在瞬态开关闭合后，等效并联的总电容值，Vo-ΔV为跌落后的电压值。

根据公式（1）和公式（2）得到：

（3）Co*Vo=（Co+Cl）（Vo-ΔV）；

将公式（3）整理简化后，得到：

ΔV/Vo = Cl/（Co+Cl），当负载电容310Cl足够小时，可进一步简化为ΔV/Vo =Cl/Co。

即电压的跌落量ΔV与电源输出电压Vo之比，等于负载电容310值Cl比上输出电容120值Co。一般Vo、Cl为已知量，然后再设定ΔV最大的可接受变化范围，即可确定电源输出电容120值Co。

举例：比如需要电压跌落量ΔV为输出电压Vo的2%时，即Cl/Co=2%，一般Cl取4.7uF，则Co=235uF，实际选取时只要比235uF大，即可满足系统要求。

进一步的，所述恒流模组420还用于生成第二均衡信息，并根据所述第二均衡信息输出所述测试电压对应的稳压信号。

在本实施例中，所述第二均衡信息为恒压信息，该恒流模组420根据该恒压信息生成所述测试电压的稳压信号，保证测试电压的稳定，以避免因瞬间电压过大造成电路出现损坏。

具体的，所述电源输出电容120值检测系统还包括监控模块700，所述监控模块700包括分设于所述输出电容120和各所述负载电容310上的数据传感器710，所述数据传感器710用于监控所述输出电容120和各所述负载电容310的内部温度。

可以理解的，所述数据传感器710能够在输出电容120和负载电容310在经过测试电流和测试电压时，实时获取其内部温度，以避免温度过高导致电容损坏或并且还能够根据内部温度计算出对应的电容值。

在本实施例中，所述电源输出电容120值检测系统还包括显示模块800，所述显示模块800用于显示所述输出电容120的当前寿命以及最佳电容值。

可以理解的，所述显示模块800能够将输出电容120的当前寿命以及最佳电容值进行展示，以便于用户能够更直观的查看、并采取对应的措施。

本实用新型还提出一种电源输出电容值检测装置，包括上述的电源输出电容值检测系统。

综上，本实用新型上述实施例当中的电源输出电容值检测系统及装置，通过电源模块保证各模块之间的电源输出；通过采集模块采集各负载电容以及输出电容的信息，以便以其他模块针对各负载电容和输出电容的信息进行对应的处理；滤波模组能够对输出电源的电压进行滤波处理，恒流模组能够进一步稳定输出电源的电流，以避免瞬间电流或电压过大造成电容损坏；微控制器能够根据测试电压、测试电流、负载电容信息以及输出电容信息计算出输出电容的最佳电容值、及检测出输出电容的当前寿命，进一步在保证电路安全的条件下，达到快速测量输出电容的最佳电容值以及其当前寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电源输出电容值检测系统，其特征在于，包括电源模块、负载模块、采集模块、均衡模块以及控制模块：

所述电源模块包括输出电源以及输出电容，所述输出电容与所述输出电源电性连接，所述输出电源用于提供测试电压以及测试电流；

所述负载模块包括多个串联设置的负载电容，

所述采集模块用于对各所述负载电容以及所述输出电容进行采样收集，并将所采样收集到的负载电容信息及输出电容信息传递至所述控制模块；

所述均衡模块包括滤波模组以及恒流模组，所述滤波模组与所述输出电源相连接、且用于对所述测试电压进行滤波，所述恒流模组用于生成第一均衡信息，并根据所述第一均衡信息输出所述测试电流对应的稳流信号；

所述控制模块包括微控制器，所述微控制器用于根据所述测试电压、所述测试电流、所述负载电容信息以及所述输出电容信息计算出所述输出电容的最佳电容值、及检测出所述输出电容的当前寿命。

2.根据权利要求1所述的电源输出电容值检测系统，其特征在于，所述采集模块包括第一采集单元，所述第一采集单元用于采集各所述负载电容的当前电容值，并将所述当前电容值传递至所述控制模块。

3.根据权利要求1所述的电源输出电容值检测系统，其特征在于，所述采集模块还包括第二采集单元，所述第二采集单元用于采集所述输出电容的当前表面温度、以及采集所述输出电源经所述均衡模块优化后的测试电压和测试电流，并将所述当前表面温度、所述优化后的测试电压和所述优化后的测试电流传递至所述控制模块。

4.根据权利要求3所述的电源输出电容值检测系统，其特征在于，所述控制模块还包括微处理器，所述微处理器用于接收所述当前表面温度、所述优化后的测试电压和所述优化后的测试电流，并根据所述当前表面温度、所述优化后的测试电压和所述优化后的测试电流计算出所述输出电容的当前寿命。

5.根据权利要求3所述的电源输出电容值检测系统，其特征在于，所述电源输出电容值检测系统还包括开关模块，所述开关模块包括瞬时开关以及电子开关，所述电子开关设于所述电源模块与其他模块之间，所述瞬态开关设于所述输出电容与所述电源模块之间；所述电子开关为常闭状态、且所述电子开关用于保持所述电源模块对其他模块的供电，所述瞬态开关用于当所述控制模块对所述输出电容进行检测时，对所述电源模块与所述输出电容之间进行瞬时通断。

6.根据权利要求5所述的电源输出电容值检测系统，其特征在于，所述控制模块还包括瞬态电压获取单元，所述瞬态电压获取单元用于获取在所述瞬态开关对所述电源模块与所述输出电容之间进行瞬时通断时，所述输出电容的瞬态电压跌落量。

7.根据权利要求1所述的电源输出电容值检测系统，其特征在于，所述恒流模组还用于生成第二均衡信息，并根据所述第二均衡信息输出所述测试电压对应的稳压信号。

8.根据权利要求1所述的电源输出电容值检测系统，其特征在于，所述电源输出电容值检测系统还包括监控模块，所述监控模块包括分设于所述输出电容和各所述负载电容上的数据传感器，所述数据传感器用于监控所述输出电容和各所述负载电容的内部温度。

9.根据权利要求1所述的电源输出电容值检测系统，其特征在于，所述电源输出电容值检测系统还包括显示模块，所述显示模块用于显示所述输出电容的当前寿命以及最佳电容值。

10.一种电源输出电容值检测装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的电源输出电容值检测系统。

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