TW201502533A - 功率測試裝置 - Google Patents

Abstract

一種功率測試裝置，其包括電壓轉換模組、電流偵測模組、功率運算處理器及監視模組。電壓轉換模組連接待測負載並接收一輸入電壓，用以將輸入電壓轉換為與待測負載的工作電壓相匹配的電壓值，以提供給待測負載；電流偵測模組連接電壓轉換模組，用於接收輸入電壓並偵測待測負載的電流值；功率運算處理器用以接收電流偵測模組偵測到的電流值，並經處理輸出待測負載的功率；監視模組連接功率運算處理器，用以監視功率運算處理器運算得出的待測負載的功率。

Description

功率測試裝置

本發明係關於一種測試裝置，尤其涉及一種硬碟機的功率測試裝置。

功耗測試是開發設計人員要做的重要工作之一。而在習知的測試中，通常利用示波器連接待測負載，並將待測負載的電壓值以波形的形式監視在示波器上，再透過計算得出該待測負載的功耗值。如此測試，會導致計算結果的不準確性；同時，由於示波器連接的待測負載有限，若待測電子設備較多時，仍採用示波器進行測量就會使測試變得繁瑣。

鑒於上述內容，有必要提供一種能準確、方便地測量出待測負載的最大功耗的功率測試裝置。

一種功率測試裝置，其包括：

電流偵測模組，用以偵測一待測負載的電流，該電流偵測模組包括一電流運算晶片及與待測負載串聯的第一電阻，該第一電阻的第一端與電流運算晶片的第一電壓測試引腳相連，該第一電阻的第二端與電流運算晶片的第二電壓測試引腳相連，該電流運算晶片透過測量該第一電阻的第一端電壓值及第二端電壓值得出該第一電阻兩端的壓差值，以根據壓差值及第一電阻的電阻值計算出流經第一電阻的電流值；

電壓轉換模組，連接該電流偵測模組及待測負載，該電壓轉換模組用以接收該第一電阻的第二端電壓，並將該第二端電壓轉換為待測負載的工作電壓，以提供給待測負載；

功率運算處理器，用以接收一電源電壓及該電流偵測模組偵測到的待測負載的電流值，並將該電流值與該電源電壓相乘即得出待測負載的功率，且將該功率輸出；以及

監視模組，連接功率運算處理器，該監視模組用以監視功率運算處理器運算得出的待測負載的功率。

本發明的功率測試裝置可透過電壓轉換模組的電壓轉換而連接工作電壓不同的待測負載，並透過偵測這些待測負載的實際電流值，從而既方便又準確地測量出這些待測負載的最大功耗。

10‧‧‧功率測試裝置

20‧‧‧電壓轉換模組

30‧‧‧電流偵測模組

40‧‧‧功率運算處理器

50‧‧‧監視模組

11‧‧‧負載

21、22、23‧‧‧電壓轉換電路

U1‧‧‧電流運算晶片

U2‧‧‧功率運算晶片

U3、U4、U5‧‧‧電壓轉換晶片

S1、S2、S3‧‧‧開關控制器

R1-R7‧‧‧電阻

圖1係本發明功率測試裝置較佳實施例的方框圖。

圖2係本發明功率測試裝置的較佳實施例的電流偵測模組、功率運算處理器及監視模組的電路圖。

圖3是本發明功率測試裝置的較佳實施例的電壓轉換模組的電路圖。

本發明的功率測試裝置可以對多數電子產品進行功率測試，本實施例以電腦硬碟機為應用物件。

如圖1所示，為本發明較佳實施例的功率測試裝置10，其包括電壓轉換模組20、電流偵測模組30、功率運算處理器40及監視模組50。該電流偵測模組30用以偵測一待測負載11的工作電流值，並向電壓轉換模組20提供一工作電壓。該電壓轉換模組20與電流偵測模組30及待測負載11連接，用以將由電流偵測模組30提供的工作電壓轉化為與待測負載11的工作電壓相匹配的電壓，以提供給待測負載11。該功率運算處理器40接收電流偵測模組30偵測到的待測負載11的工作電流值，根據待測負載11的工作電流值計算出待測負載11的功耗，並傳遞給監視模組50予以監視。

如圖2所示，該電流偵測模組30包括一電流運算晶片U1，該電流運算晶片U1的第一電壓輸入引腳VIN1、第二電壓輸入引腳VIN2均連接12V輸入電壓P12V，且該第一電壓輸入引腳VIN1、第二電壓輸入引腳VIN2還透過一電容C1接地。該電流運算晶片U1的第一電壓測試引腳Vhigh連接12V輸入電壓P12V。該電流運算晶片U1的第二電壓測試引腳Vlow透過一電阻R1連接至電壓轉換模組20的電壓輸入端，以向電壓轉換模組20提供工作電壓。該電流運算晶片U1的第一接地引腳GND1、第二接地引腳GND2接地，該電流運算晶片U1的電流輸出引腳IOUT連接至功率運算處理器40。在本實施例中電阻R1的電阻值為1KΩ。該電流運算晶片U1的第一電壓測試引腳Vhigh用以檢測電阻R1的第一端電壓值，第二電壓測試引腳Vlow用以檢測電阻R1的第二端電壓值，電流運算晶片U1對該電阻R1第一端電壓值和第二端電壓值做出壓差值，即可得出電阻R1兩端的電壓值，進而得出電阻R1的實際電流值。由圖1中可以看出，電流偵測模組與電壓轉換模組及負載11串聯，一併參考圖2及圖3，電阻R1的第二端電壓值Vlow與電壓轉換模組20的輸入端相連，故電阻R1可視為與負載串聯，由於串聯電路裡電流處處相等，故電阻R1的實際電流值即等同於待測負載11的實際電流值。

該功率運算處理器40包括一功率運算晶片U2，該功率運算晶片U2的資料接收引腳Data in接收電流運算晶片U1的電流輸出引腳Iout輸出的電流值。該功率運算晶片U2的第一電壓輸入引腳VIN1、第二電壓輸入引腳VIN2及使能引腳EN均連接12V輸入電壓，且該第一電壓輸入引腳VIN1、第二電壓輸入引腳VIN2及使能引腳EN還透過一電容C2接地。該功率運算晶片U2的接地引腳GND1至GND4接地。該功率運算晶片U2的第一資料輸出引腳Data out1及第二資料輸出引腳Data out2連接至該監視模組50。該功率運算晶片U2將接收到的電流運算晶片U1輸出的電流值與功率運算晶片U2的第一電壓輸入引腳VIN1、第二電壓輸入引腳VIN2接收到的12V電壓值相乘，即計算出該待測負載11的功率。

在本實施例中，監視模組50包括兩個七段解碼器以監視出待測負載的功率值。當然七段解碼器的數量不限於兩個，可根據設計需要相應增減。

請繼續參考圖3，電壓轉換模組20包括第一電壓轉換電路21、第二電壓轉換電路22、第三電壓轉換電路23。該第一電壓轉換電路21用於將輸入電壓Vlow轉換為3.3V電壓P3.3Vout，並提供給工作電壓為3.3V的負載。該第二電壓轉換電路22用於將輸入電壓Vlow轉換為5V電壓P5Vout，並提供給工作電壓為5V的負載。該第三電壓轉換電路23用於將輸入電壓Vlow轉換為輸出12V電壓P12Vout，並提供給工作電壓為12V的負載。根據待測負載的工作電壓可對應選擇需要連接的電壓轉換電路。當然，電壓轉換電路的個數不限於三個，可根據負載的個數相應增減。

第一電壓轉換電路21包括第一電壓轉換晶片U3及第一開關控制器S1，該第一電壓轉換晶片U3的電壓輸入引腳VIN及使能引腳EN接收該電阻R1的第二端的電壓值Vlow提供的工作電壓，且該電壓輸入引腳VIN及使能引腳EN還透過一電容C3接地。該第一電壓轉換晶片U3的接地引腳GND1至GND4接地。該第一電壓轉換晶片U3的可調引腳ADJ透過一電阻R2接地。該第一電壓轉換晶片U3的電壓輸出引腳Vout透過一電阻R3與第一電壓轉換晶片U3的可調引腳ADJ相連。該第一開關控制器S1的一端與第一電壓轉換晶片U3的電壓輸出引腳Vout相連，該第一開關控制器S1的另一端連接一負載。當需測試工作電壓為3.3V的負載時，將負載透過第一開關控制器S1連接至第一電壓轉換晶片U3的電壓輸出引腳Vout，閉合第一開關控制器S1，就可為負載提供3.3V的工作電壓。在本實施例中，電阻R2和R3為電壓輸出引腳Vout的回饋電阻，電壓輸出引腳Vout的輸出的電壓值遵循如下公式：Vout=0.8×（1+R2/R3），其中，電阻R2的電阻值為313Ω，電阻R3的電阻值為100Ω，如此，即可保證電壓輸出引腳Vout輸出3.3V的電壓值。

第二電壓轉換電路22包括第二電壓轉換晶片U4及第二開關控制器S2，該第二電壓轉換晶片U4、第二開關控制器S2與電阻、電容的連接關係及工作原理與第一電壓轉換晶片U3、第一開關控制器S1與電阻、電容的連接關係及工作原理相似。不同的是，第二電壓轉換晶片U4的可調引腳ADJ透過一電阻R4接地，該第二電壓轉換晶片U4的電壓輸出引腳Vout透過一電阻R5與第二電壓轉換晶片U4的可調引腳ADJ相連，在本實施例中，該電阻R4的電阻值為525Ω，電阻R5的電阻值為100Ω；電壓輸出引腳Vout的輸出的電壓值遵循如下公式：Vout=0.8×（1+R4/R5），如此，即可保證電壓輸出引腳Vout輸出5V的電壓值。同樣，當需測試工作電壓為5V的負載時，將負載透過第二開關控制器S2連接至第二電壓轉換晶片U4的電壓輸出引腳Vout，閉合第二開關控制器S2，就可為負載提供5V的工作電壓。

第三電壓轉換電路23包括第三電壓轉換晶片U5及第三開關控制器S3，該第三電壓轉換晶片U5、第三開關控制器S3與電阻的連接關係及工作原理與第一電壓轉換晶片U3、第一開關控制器S1與電阻的連接關係及工作原理相似。不同的是，第三電壓轉換晶片U5的輸入引腳VIN及使能引腳EN還透過一電容C4及一電容C5的並聯電路接地。第三電壓轉換晶片U5的可調引腳ADJ透過一電阻R6接地，該第三電壓轉換晶片U5的電壓輸出引腳Vout透過一電阻R7與第二電壓轉換晶片U5的可調引腳ADJ相連，在本實施例中，該電阻R6的電阻值為1.4KΩ，電阻R7的電阻值為100Ω；電壓輸出引腳Vout的輸出的電壓值遵循如下公式：Vout=0.8×（1+R6/R7），如此，即可保證電壓輸出引腳Vout輸出12V的電壓值。同樣，當需測試工作電壓為12V的待測負載時，將待測負載透過第三開關控制器S3連接至第三電壓轉換晶片U5的電壓輸出引腳Vout，閉合第三開關控制器S3，就可為負載提供12V的工作電壓。

如此，將待測負載接入該功率測試裝置10中相應的開關控制器，經過電壓轉換模組20的電壓轉換晶片將電壓轉換模組20的輸入電壓轉換為負載的工作電壓，透過電流偵測模組30偵測出電阻R1的工作電流，而等同於待測負載的實際電流，再透過功率運算處理器40即可計算出該負載所消耗的功率，最後透過七段解碼器監視出來，這樣就可以既方便又準確地測量出負載的功率。

綜上所述，本發明確已符合發明專利的要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明的較佳實施方式，本發明的範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝的人士爰依本發明的精神所作的等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

無

10‧‧‧功率測試裝置

20‧‧‧電壓轉換模組

30‧‧‧電流偵測模組

40‧‧‧功率運算處理器

50‧‧‧監視模組

11‧‧‧負載

Claims (10)

1. 一種功率測試裝置，包括：
   電流偵測模組，用以偵測一待測負載的電流，該電流偵測模組包括一電流運算晶片及與待測負載串聯的第一電阻，該第一電阻的第一端與電流運算晶片的第一電壓測試引腳相連，該第一電阻的第二端與電流運算晶片的第二電壓測試引腳相連，該電流運算晶片透過測量該第一電阻的第一端電壓值及第二端電壓值得出該第一電阻兩端的壓差值，以根據壓差值及第一電阻的電阻值計算出流經第一電阻的電流值；
   電壓轉換模組，連接該電流偵測模組及待測負載，該電壓轉換模組用以接收該第一電阻的第二端電壓，並將該第二端電壓轉換為待測負載的工作電壓，以提供給待測負載；
   功率運算處理器，用以接收一電源電壓及該電流偵測模組偵測到的待測負載的電流值，並將該電流值與該電源電壓相乘即得出待測負載的功率，且將該功率輸出；以及
   監視模組，連接功率運算處理器，該監視模組用以監視功率運算處理器運算得出的待測負載的功率。
2. 如申請專利範圍第1項所述的功率測試裝置，其中該電流運算晶片的第一電壓輸入引腳、第二電壓輸入引腳連接一輸入電壓，且該兩個電壓輸入引腳透過一第一電容接地，電流運算晶片的第一電壓測試引腳連接該輸入電壓，該第二電壓測試引腳連接至電壓轉換模組的電壓輸入端，以將第一電阻的第二端電壓提供電壓轉換模組的輸入端，該電流運算晶片的第一接地引腳、第二接地引腳接地，該電流運算晶片的電流輸出引腳連接至功率運算處理器。
3. 如申請專利範圍第2項所述的功率測試裝置，其中該功率運算處理器包括一功率運算晶片，該功率運算晶片的資料接收引腳連接電流運算晶片的電流輸出引腳，該功率運算晶片的第一電壓輸入引腳、第二電壓輸入引腳及使能引腳連接該輸入電壓，且該第一電壓輸入引腳、第二電壓輸入引腳及使能引腳透過一第二電容接地，該功率運算晶片的第一接地引腳至第四接地引腳接地，該功率運算晶片的第一資料輸出引腳及第二資料輸出引腳連接至該監視模組。
4. 如申請專利範圍第3項所述的功率測試裝置，其中該電壓轉換模組包括第一至第三電壓轉換電路，該待測負載包括第一至第三待測負載，該第一電壓轉換電路包括用以將第一電阻的第二端電壓轉換為第一待測負載的工作電壓的第一電壓轉換晶片及控制該第一電壓轉換晶片向第一待測負載提供該第一輸出電壓的第一開關控制器；該第二電壓轉換電路包括用以將第一電阻的第二端電壓轉換為第二待測負載的工作電壓的第二電壓轉換晶片及控制該第二電壓轉換晶片向第二待測負載提供該第二輸出電壓的第二開關控制器；該第三電壓轉換電路包括用以將第一電阻的第二端電壓轉換為第三待測負載的工作電壓的第三電壓轉換晶片及控制該第三電壓轉換晶片向第三待測負載提供該第三輸出電壓的第三開關控制器。
5. 如申請專利範圍第4項所述的功率測試裝置，其中該第一電壓轉換電路輸出的第一輸出電壓為3.3V，該第一電壓轉換電路包括與電流偵測模組相連的第一電壓轉換晶片及連接於第一電壓轉換晶片與第一待測負載之間的第一開關控制器，該第一電壓轉換晶片的電壓輸入引腳及使能引腳接收該第一電阻的第二端電壓，且第一電壓轉換晶片的電壓輸入引腳及使能引腳透過第三電容接地，該第一電壓轉換晶片的第一至第四接地引腳接地，該第一電壓轉換晶片的可調引腳透過一第二電阻接地，該第一電壓轉換晶片的電壓輸出引腳透過一第三電阻與第一電壓轉換晶片的可調引腳相連，且該電壓輸出引腳連接第一開關控制器的一端，該第一開關控制器的另一端連接第一待測負載，該第一電壓轉換晶片用以將第一電阻的第二端電壓轉換為第一負載的工作電壓，並透過第一開關控制器輸出給第一負載。
6. 如申請專利範圍第4或5項所述的功率測試裝置，其中該第二電壓轉換電路輸出的第二輸出電壓為5V，該第二電壓轉換電路包括與電流偵測模組相連的第二電壓轉換晶片及連接於第二電壓轉換晶片與第二待測負載之間的第二開關控制器，該第二電壓轉換晶片的電壓輸入引腳及使能引腳接收該第一電阻的第二端電壓，且第二電壓轉換晶片的電壓輸入引腳及使能引腳透過第四電容接地，該第二電壓轉換晶片的第一至第四接地引腳接地，該第二電壓轉換晶片的可調引腳透過一第四電阻接地，該第二電壓轉換晶片的電壓輸出引腳透過一第五電阻與第二電壓轉換晶片的可調引腳相連，且該電壓輸出引腳連接第二開關控制器的一端，該第二開關控制器的另一端連接第二待測負載，該第二電壓轉換晶片用以將第一電阻的第二端電壓轉換為第二負載的工作電壓，並透過第二開關控制器輸出給第二負載。
7. 如申請專利範圍第6項所述的功率測試裝置，其中該第三電壓轉換電路輸出的第三輸出電壓為12V，該第三電壓轉換電路包括與電流偵測模組相連的第三電壓轉換晶片及連接於第三電壓轉換晶片與第三待測負載之間的第三開關控制器，該第三電壓轉換晶片的電壓輸入引腳及使能引腳接收該第一電阻的第二端電壓，且第三電壓轉換晶片的電壓輸入引腳及使能引腳透過第五電容及第六電容的並聯電路接地，該第三電壓轉換晶片的第一至第四接地引腳接地，該第三電壓轉換晶片的可調引腳透過一第六電阻接地，該第三電壓轉換晶片的電壓輸出引腳透過一第七電阻與第三電壓轉換晶片的可調引腳相連，且該電壓輸出引腳連接第三開關控制器的一端，該第三開關控制器的另一端連接第三待測負載，該第三電壓轉換晶片用以將第一電阻的第二端電壓轉換為第三負載的工作電壓，並透過第三開關控制器輸出給第三負載。
8. 如申請專利範圍第7項所述的功率測試裝置，其中該第三、第五、第七電阻的電阻值為100Ω，第二電阻的電阻值為313Ω，該第四電阻的電阻值為525Ω，該第六電阻的電阻值為1.4KΩ。
9. 如申請專利範圍第7 >項所述的功率測試裝置，其中該第一電阻的電阻值為1KΩ。
10. 如申請專利範圍第1項所述的功率測試裝置，其中該監視模組包括兩個七段解碼器。