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PrUflingsbelastungsgerät.
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Die Erfindung betrifft ein Prüflingsbelastungsgerät zum Prüfen von
Stromversorgungsgeräten mittels einer einstellbaren elektronischen Last.
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Stromversorgungsgeräte, wie z. B. Schaltnetzteile, müssen nach dem
Fertigungsablauf auf ihre Funktionsfähigkeit hin überprüft werden. Dabei sind für
die unterschiedlichen Typen dieser Stromversorgungsgeräte, die beispielsweise in
ihrer Nennspannung zwischen 2,15 bis 24 Volt und in ihrem Nennstrom zwischen 3,6
und 400 Ampere liegen können, unterschiedliche Belastungswiderstände erforderlich.
Die Analyse bisheriger Prüfmethoden ergab, daß die erforderlichen Genauigkeiten
nicht eingehalten werden können.
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Dabei sind die hand- bzw. rechnergesteuerten elektronischen Lasten
nicht allgemein in so breiten Strom- und Spannungsbereichen verwendbar. Es müssen
vielmehr bei unterschiedlichen Stromspannungsbereichen schwierige Umschaltungen
vorgenommen werden. Spannungsänderungen bei den Prüflingen haben dabei die Notwendigkeit
der Korrektur des eingeschalteten Stromes verursacht, weil der Laststrom in den
zur Zeit angewendeten elektronischen Lasten abhängig von der Spannung des Früflings
und der Temperatur der Last ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Prüflingsbelastungsgerät
zu schaffen, mit dem über einen Rechner in weiten Belastungsbereichen die elektronische
Last mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Prüflingsbelastungsw
gerät
gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß elektronisch einstellbare Lastwiderstände
entsprechend der für die Einstellung von Grobbereichen erforderlichen Bitzahl binär
gestaffelt zur jeweiligen zu prüfenden Stromversorgung über eine Wahl schaltung
parallel anschaltbar sind, daß einem Spannungsregler über die Wahlschaltung gleichzeitig
der eingestellte Stromistwert und über einen Digital-Analogumwandler, der mit der
doppelten Bitzahl zur Bitzahl des Grobbereiches einstellbare Stromsollwert zugeführt
ist, und daß der Differenzbetrag aus Ist- und Sollwert einem Stromverstärker, der
aus einer Hilfsspannungsquelle UH gespeist wird, zugeführt ist, der seinerseits
im regelnden Sinne auf die jeweils angeschalteten einstellbaren Lastwiderstände
einwirkt.
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Dabei ist es vorteilhaft, die Feineinstellung des Nennstromes im BCD-Code
vorzunehmen, wobei der Nennstrom der Dezimalzahl 200 entsprechen soll.
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Durch diese Maßnahmen erhält man ein Prüflingsbelastungsgerät, das
ohne Umschaltung in den Bereichen zwischen 2,15 bis 24 Volt Spannung und 3,6 bis
400 Ampere Nennstrom zur Prüfung von Stromversorgungsgeräten, wie z. B. Schaltnetzteilen,
brauchbar ist. Dabei entspricht die Einstellgenauigkeit des Stromes 0,5 % im Verhältnis
zum Nennstrom IN Die resultierende Genauigkeit der elektronischen Last läßt sich
bis auf 1 % genau einstellen.
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Die Grobeinstellung des Laatstromes kann bei der Wahl von 4 Bit in
15 Grobbereichen erfolgen, während die Feineinstellung bei der obengenannten Genauigkeit
8 Bit betragen muß.
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Die Grundeinheit des elektronisch einstellbaren fiktiven Last-
widerstandes
besteht aus einem vom Stromverstärker angesteuerten Transistor, in dessen Emitterkreis
ein konstanter Meßwiderstand liegt.
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Dadurch erfolgt die Einstellung des gewünschten Stromwertes indirekt
durch die Einstellung der entsprechenden Spannung U0 am Meßwiderstand. Da der Stromverstärker
aus einer Hilfsspannungsquelle UH gespeist ist, wird die Unabhängigkeit des Belastungsstromes
I von der Prüflings ausgangsspannung U des Prüflings bereits bei einer Spannung
Je nach verwendeten Transistortypen bereits ab 1,7 Volt erreicht.
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Die Steuerung der elektronischen Last kann sowohl über einen Rechner
als auch per Hand erfolgen.
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Anhand der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 3 sowie des Diagramms
nach Fig. 4 wird die Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des Prüflingsbelastungsgerätes
mit angeschaltetem Prüfling und mit Rechneransteuerung, Fig. 2 ein detailliertes
Schaltbild des PrUflingsbelastungsgerätes, Fig. 3 eine schematische Schaltung für
die Grundeinheit eines elektronisch einstellbaren Lastwiderstandes.
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Der zu testende Prüfling 12 wird an den Ausgang der Leistungsstufe
11 angeschaltet. Die Leistungsstufe 11 enthält neben einer Wahl schaltung 5 die
elektronisch einstellbaren Lastwiderstände 1, 2, 3, 4, wobei die Einstellung für
den Rechner 10 und den IEC-Bus 13 erfolgt.
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Die Feineinstellung erfolgt über den Digital-Analogwandler 7, der
ebenfalls wieder über den Rechner 10 und den IEC-Bus 13 angesteuert wird. Am Spannungsregler
6 wird die
vom Digital-Analogumwandler 7 erhaltene Sollgröße 1SOLL
mit der von der Leistungsstufe 11 erhaltenen Istgröße IIST verglichen und die Differenz
aus beiden wird dem Stromverstärker 8 zugeführt, der seinerseits wieder auf die
Leistungsstufe 11 einwirkt.
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In Fig. 2 ist der in Fig. 1 mit einer strichlierten Linie umrandete
Teil,der das PrüflingsbelastungsgerSt darstellt, noch einmal im einzelnen gezeigt.
Uber eine 4 Bit Leitung wird an der Wahlachaltung 5 der Grobbereich des Nennstromes
IN eingestellt, wobei die einzelnen Lastwiderstände durch die Wahlschaltung 5 parallel
zum Ausgang des PrUSlings 12 schaltbar sind. Die Staffelung der Größe der Belastungswiderstände
ist dabei binär vorgenommen, so daß der Nennstrom IN von 1 bis 15 einstellbar ist.
Gleichzeitig wird der eingestellte Nennstrom als Spannungsistgröße von der Wahlschaltung
5 an den Spannungsregler 6 geführt. Der Digital-Analogumwandler 7 wird von einer
8 Bit Leitung gesteuert, so daß im jeweils eingestellten Grobbereich des Nennstroms
IN 256 Zwischenschritte einstellbar sind.
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Die Schaltung nach Fig. 3 zeigt schematisch eine Grundeinheit des
elektronisch einstellbaren Lastwiderstandes 1.
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Im Emitterkreis des Transistors T2, dessen Kollektor mit dem Prüflingsausgang
verbunden ist, liegt der konstante Meßwiderstand R. Der Stromverstärker, bestehend
aus dem Transistor T1, liegt mit seinem Kollektor an der Hilfsspannung UXund wird
an seiner Basis vom Spannungsregler 6 angesteuert. Je nach Basisstrom an T1 stellt
sich an der Kollektoremitterstrecke des Transistors T2 eine bestimmte Spannung UT
ein und damit auch eine bestimmte Spannung U0 am Meßwiderstand R. Der Belastungsstrom
I ist daher lediglich abhängig von der am Meßwiderstand R abfallenden Spannung U0
Mit anderen Wortendie Einstellung
des gewünschten Stromwertes erfolgt
indirekt durch die Einstellung der entsprechenden Spannung UO am Meßwiderstand R.
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Der Lastwiderstand 2 besteht entsprechend der binären Ordnung aus
zwei parallel geschalteten Reihenschaltungen des Transistors T2 und des Meßwiderstandes
R, während der nächstfolgende Lastwiderstand 3 bereits aus deren vier und der nächste
Lastwiderstand 4 aus deren acht parallel geschalteten Reihenschaltungenvon Transistor
T2 und Meßwiderstand R besteht. Dadurch ist es möglich, den Nennstrom zwischen 1
bis 15 1o über die in Fig. 3 nicht dargestellte Wahlschaltung, die zwischen dem
Emitter des Transistors T1 und der Basis des Transistors T2 liegen würde, vorzunehmen.
Die Ausgangsspannung U des Prüflings ist dabei der Summe der Spannung UO am Meßwiderstand
und der Spannung UT, die am Transistor T2 abfällt.
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Wählt man für den Nennstrom IN die Dezimalzahl 200, so läßt sich der
gewünschte Laststrom mit einer Genauigkeit von o,5 % einstellen. Im BCD-Code entspricht
dabei die Dezimalzahl 200 dem Code C8, während die letztmögliche einstellbare Stelle
der Dezimalzahl 256 dem Code F entspricht. Ein Diagramm, das diese Verhältnisse
verdeutlicht, ist in Fig. 4 gezeigt, es ist daraus erkennbar, daß der Jeweilige
Nennstrom zwischen null und einem 8fert, der über dem Nennstrom liegt und als IMAX
bezeichnet ist, einstellbar ist.
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FIGUREN 4 Patentansprüche
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