TW201723524A - 電源測試裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種電源測試裝置及方法。其中電源測試裝置包括監測模組、控制模組以及動態負載模組。監測模組係至少用以量測負載的電壓值或電流值。控制模組係耦接於監測模組。動態負載模組則耦接於控制模組及監測模組。監測模組選擇性地耦接於第一待測電源，使得第一待測電源對動態負載模組供電。控制模組依據第一量測值控制動態負載模組選擇性地對第一待測電源提供多個負載模式的其中之一。監測模組則量測供電路徑上的電壓值或電流值以產生第二量測值，控制模組並比較第一量測值與第二量測值以產生測試結果。

Description

電源測試裝置及方法

本發明係關於一種電源測試裝置及方法，特別關於一種具有動態負載的電源測試裝置及方法。

無論是電源產品或是裝配了電源的電子產品，於出廠前對電源進行測試均是不可或缺的程序。於實務上，常見的測試方式係使用負載裝置以測試電源之電氣性能，該等負載裝置可以模擬電源於不同工作狀態時的負載特性。因此，可將待測電源加載於該等負載裝置上時，藉以檢測電源於模擬工作狀態下之特性。

然而，一般的負載裝置在使用上仍有其限制。因此，如何改進現有電源測試技術，以提供更接近實際應用環境的負載變化，並有效提升電源測試的效率，則為研發人員應解決的問題之一。

本發明在於提供一電源測試裝置及方法，以提升電源測試的效率。

本發明所揭露的電源測試裝置包括監測模組、控制模組以及動態負載模組。其中，監測模組係至少用以量測負載的電壓值或電流值。再者，控制模組係耦接於監測模組。此外，動態負載模組則耦接於控制模組及監測模組。監測模組選擇性地耦接於第一待測電源，使得第一待測電源對動態負載模組供電。控制模組依據第一量測值控制動態負載模組選擇性地對第一待測電源提供多個負載模式的其中之一。監測模組則量測供電路徑上的電壓值或電流值以產生第二量測值，控制模組並比較第一量測值與第二量測值以產生測試結果。

本發明所揭露的電源測試方法係運用於電源測試裝置。本電源測試方法包括下列步驟。首先，第一待測電源透過至少一第一電源路徑對動態負載模組供電。其次，依據第一量測值控制動態負載模組選擇性地對第一待測電源提供多個負載模式的其中之一。接著，量測至少一第一電源路徑上的電壓值或電流值以產生第二量測值。再來，比較第一量測值與第二量測值以產生測試結果。

根據上述本發明所揭露的電源測試裝置及方法，可更確實地模擬實際應用環境的負載變化，並有效提升電源測試與設計的效率。

以上關於本揭露內容之說明及以下實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參照圖1，係用以說明本發明一實施例之電源測試裝置的結構示意圖。如圖1所示，電源測試裝置1包括監測模組10、控制模組12以及動態負載模組14。其中，監測模組10係至少用以量測通過之電壓值或電流值。控制模組12，則耦接於監測模組10。此外，動態負載模組14係耦接於控制模組12及監測模組10。於本實施例中，監測模組10耦接於第一待測電源16及標準負載18。其中第一待測電源16可透過監測模組10供電給標準負載18，而監測模組10則負責量測通過之電壓值或電流值，以產生第一量測值。而控制模組12則可依據第一量測值控制動態負載模組14來重現標準負載18實際的負載變化。

舉例來說，監測模組10可耦接於一個人電腦之電源供應器，而此電源供應器即為第一待測電源16，個人電腦中藉由電源供應器供電的零組件(如:顯示卡、主機板、硬碟…等)則為標準負載18。此時可在個人電腦上執行一三維影像軟體，並利用監測模組10量測通過之電壓值或電流值，以取得軟體執行過程中的多個第一量測值。於此實施例中，監測模組10可以監測個人電腦執行三維影像軟體時，各零組件抽取的電流變化。藉此，日後當欲對如圖1所示之第一待測電源16進行負載測試時，便可利用本實施例所述取得的多個第一量測值進行模擬，而不需要再次連接至個人電腦並執行三維影像軟體。於實務上，取得的第一量測值可儲存於控制模組12中，或儲存於外部的儲存裝置或個人電腦，惟並不以此為限。第一量測值亦可重覆地於多個電源測試裝置1上使用。再者，可針對多種負載環境記錄多組的第一量測值，並可將其組合或進行修改，以提供更彈性的負載模擬環境。

於一實施例中，第一量測值係由設計者或使用者提供的一組負載變化的樣本，例如一個電子裝置隨著時間而從一個電源抽取電流的電流-時間關係。於某些實施方式中，第一量測值係由設計者設計的特定的負載變化模式產生，因此可以用來檢測第一待測電源16於特定環境下的狀態。於另一些實施方式中，第一量測值係由設計者或使用者實際量測一電子裝置的負載變化得到，因此可以用來檢測第一待測電源16實際被連接於前述電子裝置時的狀態。

請參照圖2，係用以說明本發明一實施例之電源測試裝置的結構示意圖。其中監測模組10耦接於第二待測電源20，並利用動態負載模組14做為第二待測電源20的負載，以對第二待測電源20進行測試。其中，動態負載模組14可提供多個負載模式。舉例來說，不同的負載模式可對應至不同的電壓及功率消耗的負載，惟並不限於此。

於測試的過程中，第二待測電源20透過監測模組10對動態負載模組14供電。控制模組12則依據第一量測值控制動態負載模組14選擇性地對第二待測電源20提供多個負載模式的其中之一。其中，第一量測值係為電壓值、電流值或由量測之電壓、電流值換算而得之阻抗值。當動態負載模組14模擬對應於第一量測值的負載模式時，監測模組10量測通過之電壓值或電流值，以產生第二量測值。控制模組12由第二量測值產生測試結果。藉此，設計者可以依據測試結果，確認第二待測電源20是否符合設計時所要求的參數(例如最大電流、反應時間等等)，以便調整第二待測電源20以使其符合所要求的參數。

於實務上，控制模組12可藉由多個第一量測值，依序控制動態負載模組14選擇性地對第二待測電源20提供多個負載模式的其中之一，藉以模擬一實際的動態負載變化。舉例來說，第一量測值係負載實際上從電源抽取的電流值，因此多個第一量測值組成了隨著時間變動的電流值，而控制模組12就按照第一量測值對應控制動態負載模組14。例如第一量測值於一開始的5秒為一毫安培，於接下來的5秒為0.5毫安培，在接下來為1.2毫安培，則控制模組12控制動態負載模組14依序提供不同的負載模式，以於一開始的5秒內從第一待測電源16抽取一毫安培的電流，於接下來的5秒抽取0.5毫安培，在接下來抽取1.2毫安培。

請參照圖3，係用以說明本發明又一實施例之電源測試裝置的結構示意圖。如圖3所示，電源測試裝置3包括監測模組30、控制模組32以及動態負載模組34，其耦接關係及運作原理如圖1的實施例所述，於此不再贅述。更詳細地說，於本實施例中，動態負載模組34包括多個負載電阻。控制模組32依據第一量測值控制動態負載模組34，以利用這些負載電阻至少其中之一提供多個負載模式的其中之一。於實務上，控制模組32可控制動態負載模組34耦接這些負載電阻中的兩個以上的負載電阻，以提供多個負載模式的其中之一。

舉例來說，如圖3所示，動態負載模組34中包括多個負載電阻群組340，每一個負載電阻群組340包括多個負載電阻3400。針對12伏特的電源，以12V負載-1這個負載電阻群組340為例，其包括了1瓦特的負載電阻3400、2瓦特的負載電阻3400等等共8個負載電阻3400。因此，12V負載-1這個負載電阻群組340可提供以此8個負載電阻3400所任意組合而成的255個負載模式。每一個負載模式其功耗範圍係從1瓦特至255瓦特。再者，動態負載模組34中包括了M個上述的的負載電阻群組340。因此，可同時提供負載給M個12伏特的電源。

又如圖3所示，動態負載模組34中亦包括了M個針對5伏特電源的負載電阻群組340以及M個針對3.3伏特電源的負載電阻群組340。因此，可同時提供負載給M個5伏特的電源及M個3.3伏特的電源。此外，如圖3所示，監測模組30係可選擇性地耦接於第三待測電源36。其中，第三待測電源36包括N個12伏特的電源360、N個5伏特的電源360以及N個3.3伏特的電源360。於實務上，每一個電源360係透過監測模組30耦接於同電壓之負載電阻群組340。因此，通常係設計使M大於等於N，以便能同時提供所有電源360對應的負載。上述負載電阻群組340的配置僅為例示的說明，並不以此為限，該所屬技術領域之通常知識者可依據實際測試需求，適當地設計每一個負載電阻群組340中負載電阻3400的個數及功耗規格的配置，同時亦可適當調整負載電阻群組340的個數。藉由在同一個動態負載模組34配置不同耐壓程度的負載電阻群組340，可以測試第三待測電源36中的不同電源，而無須為了不同的電源而頻繁的更換動態負載模組34。

此外，於實務上，負載電阻3400可為一熱阻器或敏阻器，亦可為其他具有適當功耗的電阻元件，惟並不以此為限。於一實施例中，熱阻器(敏阻器)上可以連接有散熱模組(未繪示)。散熱模組電性連接於動態負載模組34，並且散熱模組受控於動態負載模組34而致能或停能，以控制熱阻器(敏阻器)的溫度，來調整提供給第三待測電源36的負載。於另一實施例中，每個負載電阻3400可以是由多個熱阻器並聯構成，如此既可以從第三待測電源36抽取更多的電流，對於負載電阻3400的阻值的調節的精細度也可提高。

請參照圖4，係用以說明本發明再一實施例之電源測試裝置的結構示意圖。如圖4所示，電源測試裝置4包括監測模組40、控制模組42以及動態負載模組44，其耦接關係及運作原理如圖1的實施例所述，於此不再贅述。更詳細地說，於本實施例中，動態負載模組44可包括多個負載電阻群組340(圖中僅例示一負載電阻群組340)。每一個負載電阻群組340包括多個負載電阻(如R₁ ~R₁₂₈ )，每一個負載電阻的一端耦接於監測模組40，另一端則耦接於一開關的一端(如SW₁ ~SW₁₂₈ )。而開關的另一端則耦接至地，且每一個開關係受控制模組42控制其導通狀態。其中，每一個負載電阻即對應圖3中之一負載電阻3400。舉例來說，提供12伏特的電源功耗1瓦特的負載電阻，其電阻值為122/1歐姆。提供12伏特的電源功耗2瓦特的負載電阻，其電阻值為122/2歐姆，以此類推。則當需要動態負載模組44提供12伏特的電源功耗3瓦特的負載模式時，控制模組42便會將與上述功耗1瓦特及功耗2瓦特的負載電阻耦接的開關導通，使得兩負載電阻並聯，以形成一等效的功耗3瓦特的負載電阻。

於實務上，上述第一量測值可包括對應於某一時段的電壓值或電流值。當對第二待測電源進行測試時，動態負載模組於此時段內提供對應於此時段的電壓值或電流值的多個負載模式的其中之一。舉例來說，第一量測值可代表每一秒對標準負載量測到的電壓值或電流值。當對第二待測電源進行測試時，控制模組於每一秒依據對應的第一量測值，控制動態負載模組提供對應的負載模式。

以下以一個例子並配合圖3來說明如何利用電源測試裝置3、第一待測電源及標準負載取得第一量測值，以及如何利用電源測試裝置3及第一量測值對第二待測電源進行測試。首先，將電源測試裝置3耦接於個人電腦之電源供應器。其中，電源供應器可提供一個12伏特及一個5伏特的電源。再將電源測試裝置3耦接於個人電腦之零組件，此時可在個人電腦上執行一三維影像軟體，執行時間為60秒。於此60秒中，監測模組30每隔1秒對量測電壓值或電流值，以取得軟體執行過程中的多個第一量測值。舉例來說，於第1秒中監測模組得到的第一量測值包括：於12伏特的供電量得1安培的電流，於5伏特的供電量得2安培的電流；於第2秒中監測模組30得到的第一量測值包括：於12伏特的供電量得5安培的電流；第3秒及其後的第一量測值在此省略。

在取得上述60秒內的所有第一量測值之後，將電源測試裝置3耦接於第二待測電源，並進行為時60秒的測試。其中控制模組32依據對應的第一量測值，得到在第1秒時12伏特的供電路徑上的負載功耗為12瓦特，5伏特的供電路徑上的負載功耗為10瓦特。因此，控制模組32便控制對應的負載電阻群組組合出對應的負載模式。同時，監測模組30量測12伏特及5伏特的供電電壓值或電流值以產生第二量測值，例如分別得到電流值為0.98 安培及2.21安培。接著，控制模組32由第二量測值產生測試結果；或者控制模組32將第一量測值與第二量測值進行比較，例如將兩者相減，並判斷差值是否超過一門檻值或門檻比例，以產生測試結果。

接著，控制模組32依據對應的第一量測值，得到的2秒時12伏特的供電路徑上的負載功耗為60瓦特。同理，控制模組32便控制對應的負載電阻群組組合出對應的負載模式。同時，監測模組30量測12伏特的供電電壓值或電流值以產生第二量測值，例如得到電流值為5.3 安培。控制模組32再依據第二量測值產生對應的測試結果。以此類推，可根據60秒中每一秒所得到的測試結果，進行綜合分析。且控制模組32由第二量測值產生測試結果；或者控制模組32將第一量測值中的電壓值與第二量測值中的電壓值進行比較，例如將兩者相減，並判斷差值是否超過一門檻值或門檻比例，以產生測試結果，惟並不以此為限。

請一併參照圖1及圖5，其中圖5係本發明一實施例之電源測試方法的流程圖。本電源測試方法係運用於電源測試裝置1。本電源測試方法包括：於步驟S50，第二待測電源20透過至少一第一電源路徑對動態負載模組14供電。於步驟S52，由控制模組12依據第一量測值控制動態負載模組14選擇性地對第二待測電源20提供多個負載模式的其中之一。於步驟S54，由監測模組10量測至少一第一電源路徑上的電壓值或電流值以產生第二量測值。於步驟S56，由控制模組12比較第一量測值與第二量測值以產生測試結果。本電源測試方法相關實施例與前述電源測試裝置各實施例相同，故於此不再贅述。

綜上所述，利用電源測試裝置對參考電源及標準負載進行量測，以得到負載變化的樣本。再利用上述樣本重現負載變化，以對待測電源進行測試。藉此，可輕易模擬實際應用環境的負載變化，並有效提升電源測試的效率。再者，利用多個負載電阻的動態組合，可擴大負載範圍，並達到降低成本的效果。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、3、4‧‧‧電源測試裝置
10、30、40‧‧‧監測模組
12、32、42‧‧‧控制模組
14、34、44‧‧‧動態負載模組
16、20、36‧‧‧待測電源
18‧‧‧標準負載
340‧‧‧負載電阻群組
3400、 R₁~R₁₂₈‧‧‧負載電阻
360‧‧‧電源
SW₁~SW₁₂₈‧‧‧開關

圖1為用以說明本發明一實施例之電源測試裝置的結構示意圖。 圖2為用以說明本發明另一實施例之電源測試裝置的結構示意圖。 圖3為用以說明本發明又一實施例之電源測試裝置的結構示意圖。 圖4為用以說明本發明再一實施例之電源測試裝置的結構示意圖。 圖5為本發明一實施例之電源測試方法的流程圖。

1‧‧‧電源測試裝置

10‧‧‧監測模組

12‧‧‧控制模組

14‧‧‧動態負載模組

16‧‧‧第一待測電源

18‧‧‧標準負載

Claims (10)

1. 一種電源測試裝置，包括：一監測模組，至少用以量測供應負載的電壓值或電流值；一控制模組，耦接於該監測模組；以及一動態負載模組，耦接於該控制模組及該監測模組；其中，該監測模組選擇性地耦接於一第一待測電源，該第一待測電源透過該監測模組對該動態負載模組供電，該控制模組依據一第一量測值控制該動態負載模組選擇性地對該第一待測電源提供多個負載模式的其中之一，該監測模組量測供電的電壓值或電流值以產生一第二量測值，該控制模組由該第二量測值產生一測試結果。
2. 如請求項1所述之電源測試裝置，其中該第一量測值係由該控制模組依據該監測模組耦接於一第二待測電源及一標準負載時，量測該第二待測電源對該標準負載供電的電壓值或電流值所產生。
3. 如請求項1所述之電源測試裝置，其中該動態負載模組包括多個負載電阻，該控制模組依據該第一量測值控制該動態負載模組，以利用該些負載電阻至少其中之一的該負載電阻提供該些負載模式的其中之一。
4. 如請求項3所述之電源測試裝置，其中該控制模組控制該動態負載模組耦接該些負載電阻中的兩個以上的該負載電阻，以提供該些負載模式的其中之一。
5. 如請求項1所述之電源測試裝置，其中該第一量測值包括對應於一時段的電壓值或電流值，該動態負載模組於該時段提供對應於該時段的電壓值或電流值的該些負載模式的其中之一。
6. 一種電源測試方法，係運用於一電源測試裝置，該電源測試裝置包括一動態負載模組，該動態負載模組選擇性地耦接於一第一待測電源，該電源測試方法包括：該第一待測電源透過至少一第一電源路徑對該動態負載模組供電；依據一第一量測值控制該動態負載模組選擇性地對該第一待測電源提供多個負載模式的其中之一；量測該至少一第一電源路徑上的電壓值或電流值以產生一第二量測值；以及比較該第一量測值與該第二量測值以產生一測試結果。
7. 如請求項6所述之電源測試方法，其中該第一量測值係由該控制模組依據該監測模組耦接於一第二待測電源及一標準負載時，量測該第二待測電源對該標準負載供電的電壓值或電流值所產生。
8. 如請求項6所述之電源測試方法，其中該動態負載模組包括多個負載電阻，於依據該第一量測值控制該動態負載模組選擇性地對該第一待測電源提供該些負載模式的其中之一的步驟中，包括：利用該些負載電阻至少其中之一的該負載電阻提供該些負載模式的其中之一。
9. 如請求項8所述之電源測試方法，其中於利用該些負載電阻至少其中之一的該負載電阻提供該些負載模式的其中之一的步驟中，包括：耦接該些負載電阻中的兩個以上的該負載電阻，以提供該些負載模式的其中之一。
10. 如請求項6所述之電源測試方法，其中該第一量測值包括對應於一時段的電壓值或電流值，於依據該第一量測值控制該動態負載模組選擇性地對該第一待測電源提供該些負載模式的其中之一的步驟中，包括：該動態負載模組於該時段提供對應於該時段的電壓值或電流值的該些負載模式的其中之一。