CN219179485U - 一种耗流检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种耗流检测系统，涉及dc‑dc变换器功耗检测的技术领域。其中，耗流检测系统包括：供电电源模块、电流计量模块、dc‑dc变换器、负载模块、示波模块以及上位机模块，该耗流检测系统通过上位机模块给dc‑dc变换器加不同的负载，并通过示波模块和电流计量模块对不同负载情况下的输出电压波形以及耗流值进行检测，从而确定dc‑dc变换器的切换点耗流值，具有自动化程度高、准确性好的优点。

Description

一种耗流检测系统

技术领域

本申请涉及dc-dc变换器功耗检测的技术领域，特别涉及一种耗流检测系统。

背景技术

dc-dc变换器，又被称为直流至直流变换器，用于将具有第一电压值的直流电压转换为具有第二电压值的直流电压，dc-dc变换器常被运用于一些移动电子设备中，来进行电压转换。

dc-dc变换器可工作在PWM模式、PFM模式两种模式下，其中，PWM模式，即脉宽调制模式，为在高负载情况下，为了提高效率而采用的一种工作模式；PFM模式，即脉频调制模式，为在低负载情况下，为了降低功耗而采用的一种工作模式。

PWM模式因工作在高负载情况下，会有固定的功耗损失，以一般dc-dc变换器的耗流为例，PWM模式下的耗流为毫安级别，相比PFM模式的微安级别会大很多。不同批次的dc-dc变换器在进行工作模式切换时，耗流即dc-dc变换器的输入端电流的大小往往不同。现有技术中，缺少一种检测系统用来确定dc-dc变换器从一种工作模式切换至另一种工作模式时耗流的大小。

实用新型内容

本申请的目的在于解决背景技术部分提到的技术问题，提供了一种耗流检测系统。

本申请实施例提供了一种耗流检测系统，包括：供电电源模块、电流计量模块、dc-dc变换器、负载模块、示波模块、上位机模块；

所述供电电源模块与所述上位机模块的第一控制端相连，用于为所述dc-dc变换器提供输入电压；

所述电流计量模块的第一端与所述供电电源模块相连，所述电流计量模块的第二端与所述dc-dc变换器的输入电压端Vin相连，所述电流计量模块的第三端与上位机模块的第二控制端相连，所述电流计量模块用于检测dc-dc变换器的输入端电流，并将检测到的输入端电流传输至所述上位机模块；

所述dc-dc变换器用于将所述输入电压转换为输出电压以驱动所述负载模块；

所述负载模块的第一端与所述上位机模块的第三控制端相连，所述负载模块的第二端与所述dc-dc变换器的输出电压端Vout相连，所述负载模块用于根据所述上位机模块发出的第一控制信号对负载模块内部的负载大小进行调整；

所述示波模块的输入端与所述dc-dc变换器的开关输出端SW相连，所述示波模块的输出端与上位机模块的第四控制端相连，所述示波模块用于显示dc-dc变换器输出电压的波形并将所述波形传输至所述上位机模块；

所述上位机模块用于向所述负载模块发出所述第一控制信号，并根据所述示波模块输出的波形，确定所述dc-dc变换器在进行工作模式切换时对应的输入端电流。

可选的，所述负载模块包括：MCU模块、多路继电器、电阻网络，所述电阻网络包括多个具有不同阻值的负载电阻，所述MCU模块的第一端与所述上位机模块的第三控制端相连，所述MCU模块的第二端通过控制总线与所述多路继电器的第一端相连，所述多路继电器的第二端与所述电阻网络相连，所述MCU模块用于根据所述第一控制信号，控制所述多路继电器开闭与所述电阻网络间的对应通路，选择不同的负载电阻，实现对所述负载模块的负载大小的调整。

可选的，所述电阻网络包括八个具有不同阻值的负载电阻。

可选的，还包括：输入电容，所述输入电容的第一端与所述输入电压端Vin相连，所述输入电容的第二端与地端相连，所述开关输出端SW与功率电感的第一端相连，所述功率电感的第二端作为所述输出电压端Vout，所述dc-dc变换器的反馈端FB与反馈网络相连，所述反馈网络包括：第一反馈电阻、第二反馈电阻，所述第一反馈电阻的第一端与所述功率电感的第二端相连，所述第一反馈电阻的第二端与所述反馈端FB、所述第二反馈电阻的第一端相连，所述第二反馈电阻的第二端与地端相连。

可选的，还包括：输出电容，所述输出电容的第一端与所述输出电压端Vout相连，所述输出电容的第二端与地端相连。

可选的，所述上位机模块通过所述第一控制端向所述供电电源模块发出第二控制信号，所述供电电源模块根据所述第二控制信号为所述dc-dc变换器提供相应的输入电压。

可选的，所述示波模块为高速数字示波器。

可选的，所述上位机模块的第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端为RS232串行通信接口。

可选的，所述电流计量模块为微安级直流电流表。

可选的，所述上位机模块为PC、手机、平板电脑中的任意一种。

本申请的有益效果：

本申请实施例提供的一种耗流检测系统，包括：供电电源模块、电流计量模块、dc-dc变换器、负载模块、示波模块、上位机模块，通过上位机模块给dc-dc变换器加不同的负载，并通过示波模块和电流计量模块对不同负载情况下的输出电压波形以及耗流值进行检测，从而确定dc-dc变换器的切换点耗流值，具有自动化程度高、准确性好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本申请一实施例提供的耗流检测系统的结构示意图；

图2为本申请一实施例中dc-dc变换器的电路示意图；

图3为本申请一实施例中负载模块的电路示意图；

图4为本申请一实施例中dc-dc变换器工作在PWM模式时输出电压的波形图；

图5为本申请一实施例中dc-dc变换器工作在PFM模式时输出电压的波形图。

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，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供了一种耗流检测系统，用于对dc-dc变换器的切换点耗流值进行检测，从而根据检测得到的耗流值的大小对被测dc-dc变换器是否适用于一些低功耗产品进行判断。

图1为本申请一实施例提供的耗流检测系统的结构示意图。

请参考图1，该耗流检测系统包括：供电电源模块、电流计量模块、dc-dc变换器、负载模块、示波模块、上位机模块。

供电电源模块，与上位机模块的第一控制端相连，为所述dc-dc变换器提供输入电压。

一实施例中，供电电源模块通过第一控制端接收上位机模块发出的第二控制信号，并根据第二控制信号为dc-dc变换器提供相应的输入电压。由于不同型号的dc-dc变换器，输入电压往往各不相同，供电电源模块可根据具体型号dc-dc变换器输出与该型号dc-dc变换器相匹配的输入电压，以满足检测多种型号dc-dc变换器的需要。

电流计量模块，第一端与供电电源模块相连，第二端与dc-dc变换器的输入电压端Vin相连，第三端与上位机模块的第二控制端相连，用于实时检测dc-dc变换器的输入端电流，并将检测到的输入端电流传输至所述上位机模块中。

一实施例中，所述电流计量模块为微安级直流电流表。同一dc-dc变换器在处于不同工作模式时，dc-dc变换器的输入端电流也会存在巨大差别。一般而言，PWM模式下dc-dc变换器的输入端电流(耗流)为毫安级别，而PFM模式下dc-dc变换器的输入端电流(耗流)为微安级别。

图2为本申请一实施例中dc-dc变换器的电路示意图，dc-dc变换器用于将输入电压转换为输出电压以驱动负载模块。

请参考图2，dc-dc变换器的输入电压端Vin用于接收输入电压，GND端用于接地，使能端EN用于接收使能信号，开关输出端SW与功率电感L1的第一端相连，功率电感L1的第二端作为输出电压端Vout，将输出电压传输至负载模块，反馈端FB与反馈网络相连，以调节输出电压。

其中，反馈网络包括：第一反馈电阻R1、第二反馈电阻R2，第一反馈电阻R1的第一端与功率电感L1相连，第一反馈电阻R1的第二端与dc-dc变换器的反馈端FB、第二反馈电阻R2的第一端相连，第二反馈电阻R2的第二端接地。

此外，可在dc-dc变换器的输入电压端Vin与GND端间设置输入电容Cin，以对输入电压进行输入滤波，输入电容Cin的第一端与输入电压端Vin相连，输入电容Cin的第二端与地端相连。

相应的，还可在dc-dc变换器的输出电压端Vout设置输出电容Cout，以对输出电压进行输出滤波，输出电容Cout的第一端与输出电压端Vout相连，输出电容Cout的第二端与地端相连。

本实施例中，dc-dc变换器可工作在PWM、PFM两种模式下。负载模块与dc-dc变换器相连，通过改变与dc-dc变换器相连的负载模块的负载大小，可以进行工作模式的切换，即将dc-dc变换器从一种工作模式切换至另一种工作模式。

本实施例中，负载模块的第一端与上位机模块的第三控制端相连，负载模块的第二端与dc-dc变换器的输出电压端Vout相连，负载模块接收上位机模块发出的第一控制信号，并根据第一控制信号对负载模块内部的负载大小进行调整。

请参考图3，为本申请一实施例中负载模块的电路示意图，所述负载模块包括：MCU模块、多路继电器、电阻网络。

MCU模块的输入端与上位机模块的第三控制端相连，MCU模块的输出端通过控制总线与多路继电器的输入端相连，多路继电器的输出端与电阻网络相连，电阻网络包括：多个具有不同阻值的负载电阻，每个负载电阻的第一端与多路继电器相连，每个负载电阻的第二端与地端相连。

本实施例中，MCU模块接收上位机模块发出的第一控制信号，并根据第一控制信号，控制多路继电器开闭与电阻网络间的对应通路，选择不同的负载电阻，以实现对负载模块中负载大小的调整。

一实施例中，电阻网络包括：八个具有不同阻值的负载电阻，从而可进行八档的负载大小调整。可预先对相应测试顺序进行配置，上位机模块根据配置生成相应第一控制信号，其中，第一控制信号可依次包含八个从小到大的数字电平信号，这八个数字电平信号分别与八个不同的阻值相对应，MCU模块根据八个数字电平信号，依次控制多路继电器开闭与电阻网络间的对应通路。

例如，MCU模块接收到第一数字电平信号后，向多路继电器发送第一继电器控制信号，多路继电器根据第一继电器控制信号闭合第一电阻所在通路，同时使其他电阻所在通路处于断开状态，此时，负载模块内部的负载大小为第一电阻值。

又例如，MCU模块接收到第二数字电平信号后，向多路继电器发送第二继电器控制信号，多路继电器根据第二继电器控制信号闭合第二电阻所在通路，同时使其他电阻所在通路处于断开状态，此时，负载模块内部的负载大小为第二电阻值。

MCU模块根据第一控制信号中的数字电平信号控制多路继电器开闭第三、第四、第五、第六、第七、第八电阻所在通路的原理与上述提到的控制第一、第二电阻的方案相同，故不再进行赘述。

可以理解，电阻网络中电阻数量、阻值大小以及对负载大小进行调整的方式还有许多种，上述仅为示例，不作为对本申请的限定，在此基础上进行的相应变换、组合，都属于本申请的保护范围。

本申请实施例的一种耗流检测系统还包括示波模块，示波模块的输入端与dc-dc变换器的开关输出端SW相连，示波模块的输出端与上位机模块的第四控制端相连，示波模块显示dc-dc变换器输出电压的波形，并将该波形传输至上位机模块。

一实施例中，示波模块可为高速数字示波器，该高速数字示波器具有ADC采样功能，可对检测到的波形进行采样，并将采样结果传输至上位机模块。

可以理解，示波模块还可以是其他不同种类的具有示波功能的电子设备，上述仅为示例，不作为本申请的限定。

本申请实施例的一种耗流检测系统还包括上位机模块，该上位机模块的第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端，分别与供电电源模块、电流计量模块、负载模块、示波模块相连，上位机模块根据预先配置，生成并向负载模块发送第一控制信号，以控制负载模块进行负载大小的调整，具体细节请参考上文负载模块部分，在此不再赘述。同时，由于dc-dc变换器的工作模式与dc-dc变换器输出电压的波形相对应，上位机模块还可根据示波模块输出的波形，确定dc-dc变换器在进行工作模式切换时对应的输入端电流。

一实施例中，所述上位机模块可以是PC、手机、平板电脑中的任意一种。

一实施例中，所述上位机模块的第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端为RS232串行通信接口。

可以理解，上位机模块的第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端还可以采用除RS232串行通信接口外的其他类型的接口，上述仅为示例，不作为本申请的限定。

本申请实施例的一种耗流检测系统在工作时，上位机模块通过第一控制端向供电电源模块发送第二控制信号，使供电电源模块向dc-dc变换器提供合适的输入电压，上位机模块通过第三控制端向负载模块发送第一控制信号，来配置负载模块的负载值，以测试不同负载情况下的输出电压波形以及耗流值，上位机模块通过第二控制端获取dc-dc变换器的耗流值，通过第四控制端获取输出电压的波形。

请参考图4，为工作在PWM模式时dc-dc变换器输出电压的波形图，此模式下，输出电压的波形为具有固定周期的第一波形。请参考图5，为工作在PFM模式时dc-dc变换器输出电压的波形图，输出电压的波形为非周期性的第二波形。

由于dc-dc变换器的工作模式与dc-dc变换器输出电压的波形相对应，上位机模块通过获取dc-dc变换器输出电压的波形，并根据波形的周期性可判断在当前负载下dc-dc变换器的工作状态，上位机模块通过逐一改变负载模块的负载值，来对不同负载情况下的输出电压波形以及耗流值进行检测，从而确定dc-dc变换器的切换点耗流值。

此外，dc-dc变换器的切换点耗流值可以用来判断该dc-dc变换器是否适用于一些低功耗产品。例如，对于不同的dc-dc变换器，如果切换点耗流值非常低，那这颗dc-dc变换器就不适用于一些移动式低功耗产品的应用，例如，移动式低功耗产品可以但不限于为智能手表、共享单车等。如果使用了就会造成系统进入睡眠模式下的功耗增加，造成使用时间缩短等问题，造成严重的用户体验不良。

以上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。

上述实施例是对本申请的说明，不是对本申请的限定，任何对本申请简单变换后的方案均属于本申请的保护范围。以上所述仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本申请内思路下的技术方案均属于本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种耗流检测系统，其特征在于，包括：供电电源模块、电流计量模块、dc-dc变换器、负载模块、示波模块、上位机模块；

所述供电电源模块与所述上位机模块的第一控制端相连，用于为所述dc-dc变换器提供输入电压；

所述电流计量模块的第一端与所述供电电源模块相连，所述电流计量模块的第二端与所述dc-dc变换器的输入电压端Vin相连，所述电流计量模块的第三端与所述上位机模块的第二控制端相连，所述电流计量模块用于检测所述dc-dc变换器的输入端电流，并将检测到的输入端电流传输至所述上位机模块；

所述dc-dc变换器用于将所述输入电压转换为输出电压以驱动所述负载模块；

所述负载模块的第一端与所述上位机模块的第三控制端相连，所述负载模块的第二端与所述dc-dc变换器的输出电压端Vout相连，所述负载模块用于根据所述上位机模块发出的第一控制信号对负载模块内部的负载大小进行调整；

所述示波模块的输入端与所述dc-dc变换器的开关输出端SW相连，所述示波模块的输出端与所述上位机模块的第四控制端相连，所述示波模块用于显示dc-dc变换器输出电压的波形并将所述波形传输至所述上位机模块；

所述上位机模块用于向所述负载模块发出所述第一控制信号，并根据所述示波模块输出的波形，确定所述dc-dc变换器在进行工作模式切换时对应的输入端电流。

2.根据权利要求1所述的一种耗流检测系统，其特征在于，所述负载模块包括：MCU模块、多路继电器、电阻网络，所述电阻网络包括多个具有不同阻值的负载电阻，所述MCU模块的第一端与所述上位机模块的第三控制端相连，所述MCU模块的第二端通过控制总线与所述多路继电器的第一端相连，所述多路继电器的第二端与所述电阻网络相连，所述MCU模块用于根据所述第一控制信号，控制所述多路继电器开闭与所述电阻网络间的对应通路，选择不同的负载电阻，实现对所述负载模块的负载大小的调整。

3.根据权利要求2所述的一种耗流检测系统，其特征在于，所述电阻网络包括八个具有不同阻值的负载电阻。

4.根据权利要求1所述的一种耗流检测系统，其特征在于，还包括：输入电容，所述输入电容的第一端与所述输入电压端Vin相连，所述输入电容的第二端与地端相连，所述开关输出端SW与功率电感的第一端相连，所述功率电感的第二端作为所述输出电压端Vout，所述dc-dc变换器的反馈端FB与反馈网络相连，所述反馈网络包括：第一反馈电阻、第二反馈电阻，所述第一反馈电阻的第一端与所述功率电感的第二端相连，所述第一反馈电阻的第二端与所述反馈端FB、所述第二反馈电阻的第一端相连，所述第二反馈电阻的第二端与地端相连。

5.根据权利要求4所述的一种耗流检测系统，其特征在于，还包括：输出电容，所述输出电容的第一端与所述输出电压端Vout相连，所述输出电容的第二端与地端相连。

6.根据权利要求1所述的一种耗流检测系统，其特征在于，所述上位机模块通过所述第一控制端向所述供电电源模块发出第二控制信号，所述供电电源模块根据所述第二控制信号为所述dc-dc变换器提供相应的输入电压。

7.根据权利要求1所述的一种耗流检测系统，其特征在于，所述示波模块为高速数字示波器。

8.根据权利要求1所述的一种耗流检测系统，其特征在于，所述上位机模块的第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端为RS232串行通信接口。

9.根据权利要求1所述的一种耗流检测系统，其特征在于，所述电流计量模块为微安级直流电流表。

10.根据权利要求1所述的一种耗流检测系统，其特征在于，所述上位机模块为PC、手机、平板电脑中的任意一种。

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