TWI436069B - 電源供應器電流量測裝置 - Google Patents

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TWI436069B
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Description

電源供應器電流量測裝置
本發明係關於一種電流量測裝置。
在對某一系統進行測試時，通常需要量測電源供應器(PSU，Power Supply Unit)輸出端的電流值及其動態的變化，並且即時對其進行記錄。習知的做法是利用電流槍(current probe)對電源供應器輸出端的線纜進行採樣，並透過示波器讀取電流值，但此方法存在以下問題：1.無法長時間記錄量測；2.無法在系統合蓋時量測；3.多組電壓輸出需使用同數量的電流槍。
鑒於以上內容，有必要提供一種可即時記錄量測結果的電源供應器電流量測裝置。
一種電源供應器電流量測裝置，用於測試一電源供應器的輸出電流，該電源供應器電流量測裝置包括一與該電源供應器輸出端串接的分流電阻、一差動運算放大器、一放大器、第一至第五電阻、一可變電阻器，該第一電阻的第一端連接至該分流電阻的第一端，該第一電阻的第二端透過該第二電阻接地，該第一及第二電阻之間的節點連接至該差動運算放大器的同相輸入端，該差動運算放大器的反相輸入端透過該第三電阻連接至該分流電阻的第二端，該差動運算放大器的反相輸入端還透過該第四電阻連接至該 差動運算放大器的輸出端，該差動運算放大器的輸出端連接至該放大器的同相輸入端，該放大器的反相輸入端透過該第五電阻連接至該放大器的輸出端，該放大器的反相輸入端還透過該可變電阻器接地，該放大器的輸出端作為一訊號採集端輸出一與該電源供應器的輸出電流成正比的電壓訊號，且比例常數由該分流電阻、第一至第五電阻及可變電阻器決定。
相較習知技術，本發明電源供應器電流量測裝置透過該分流電阻對電源供應器的輸出電流進行採樣，並利用該差動運算放大器取出該分流電阻上的電壓降，再透過一級放大器對其放大後輸出到一與該電源供應器的輸出電流成正比的電壓訊號，透過讀取並記錄該電壓訊號即可方便即時的計算出該電源供應器的輸出電流及其動態變化，十分方便。
100‧‧‧電源供應器電流量測裝置
10‧‧‧採樣電路
20‧‧‧電流檢測電路
30‧‧‧訊號放大電路
Rs‧‧‧分流電阻
R1-R5‧‧‧電阻
R6‧‧‧可變電阻器
U1‧‧‧差動運算放大器
U2‧‧‧放大器
圖1係本發明電源供應器電流量測裝置較佳實施方式的框圖。
圖2係圖1的電路圖。
請參考圖1及圖2，本發明電源供應器電流量測裝置100的較佳實施方式包括一採樣電路10、一電流檢測電路20及一訊號放大電路30。該採樣電路10設於一電壓輸出端V1及一電壓輸入端V2之間，該電壓輸出端V1用於接收一電源供應器(未示出)的輸出電壓，該電壓輸入端V2用於將該電源供應器的輸出電壓提供給後端用電設備(未示出)。
本實施方式中，該採樣電路10包括一分流電阻(shunt resistor)Rs如錳銅線，用於對該電壓輸出端V1及電壓輸入端V2之間的電 壓進行採樣，其他實施方式也可選用其他具有電壓採樣功能的元件。
該電流檢測電路20包括一差動運算放大器U1及四個電阻R1-R4，該訊號放大電路30包括一放大器U2、一電阻R5及一可變電阻器R6。該電阻R1的一端連接至該電壓輸出端V1，另一端透過該電阻R2接地。該電阻R1及電阻R2之間的節點連接至該差動運算放大器U1的同相輸入端，該差動運算放大器U1的反相輸入端透過該電阻R3連接至該電壓輸入端V2，該差動運算放大器U1的反相輸入端還透過該電阻R4連接至該差動運算放大器U1的輸出端。該差動運算放大器U1的輸出端連接至該放大器U2的同相輸入端，該放大器U2的反相輸入端透過該電阻R5連接至該放大器U2的輸出端，該放大器U2的反相輸入端還透過該可變電阻器R6接地，該放大器U2的輸出端作為一訊號採集端Vo。
設該差動運算放大器U1的同相輸入端的電壓為V+，該差動運算放大器U1的反相輸入端的電壓為V-，該差動運算放大器U1的輸出端的電壓為Vd，流經該分流電阻Rs的電流為I，該分流電阻Rs兩端的電壓為Vin，該電壓輸出端V1的電壓為Vs，該電阻R1-R5的電阻值為R1-R5，該分流電阻Rs的電阻值為Rs，該可變電阻器R6的電阻值為R6，該訊號採集端Vo的電壓為Vo。可有如下公式：V+=Vs * R2/(R1+R2)；V-=[(Vs-Vin)-Vd]* R4/(R3+R4)+Vd；因為V+=V-，所以有：Vs * R2/(R1+R2)=[(Vs-Vin)-Vd]* R4/(R3+R4)+ Vd；令R1=R3，R2=R4，則：Vd=Vin * R4/R3=Rs * I * R4/R3；又：Vd=Vo * R6/(R5+R6)；Vo=(1+R5/R6)* vd；則可推導出：Vo=(1+R5/R6)* Rs * I * R4/R3。
因為該等電阻值R3-R6、Rs是已知的，故只要量測到該訊號採集端Vo的電壓值，即可知道流經該分流電阻Rs的電流值I。
具體應用該電源供應器電流量測裝置100時，可將該電源供應器電流量測裝置100整合在一塊小電路板上，並將該電路板放置於電源供應器中，而該分流電阻Rs的兩端可直接連接到系統的溫升線上，再利用一溫升記錄器(Thermal Recorder，未示出)連接至該訊號採集端Vo，然後選擇該溫升記錄器的電壓記錄選項，去讀取並記錄該訊號採集端Vo的電壓資料，也就是輸出電流I的等比例資料，藉此方式可在量測系統溫升的同時，一同記錄電源供應器的輸出值及動態的變化，如此不但可提高工作效率，並可及時發現電源供應器與系統是否匹配。
其他實施方式中，如果不量測系統溫升，則可將該分流電阻Rs直接串接到電源供應器的電壓輸出線纜上，再透過一電壓測量裝置讀取並記錄該訊號採集端Vo的電壓資料，根據該即時採集到的該 訊號採集端Vo的電壓資料即可透過計算單元如一電腦計算出該電源供應器的輸出電流及其動態的變化，可實現長時間即時的測量，也可在系統內部量測，只需將該訊號採集端Vo引出即可，同時也可設置多個電源供應器電流量測裝置100於系統內，以同時測試多組電壓輸出，十分方便。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100‧‧‧電源供應器電流量測裝置
10‧‧‧採樣電路
20‧‧‧電流檢測電路
30‧‧‧訊號放大電路
Rs‧‧‧分流電阻
R1-R5‧‧‧電阻
R6‧‧‧可變電阻器
U1‧‧‧差動運算放大器
U2‧‧‧放大器

Claims (4)

  1. 一種電源供應器電流量測裝置，用於測試一電源供應器的輸出電流，該電源供應器電流量測裝置包括一與該電源供應器輸出端串接的分流電阻、一差動運算放大器、一放大器、第一至第五電阻、一可變電阻器，該第一電阻的第一端連接至該分流電阻的第一端，該第一電阻的第二端透過該第二電阻接地，該第一及第二電阻之間的節點連接至該差動運算放大器的同相輸入端，該差動運算放大器的反相輸入端透過該第三電阻連接至該分流電阻的第二端，該差動運算放大器的反相輸入端還透過該第四電阻連接至該差動運算放大器的輸出端，該差動運算放大器的輸出端連接至該放大器的同相輸入端，該放大器的反相輸入端透過該第五電阻連接至該放大器的輸出端，該放大器的反相輸入端還透過該可變電阻器接地，該放大器的輸出端作為一訊號採集端輸出一與該電源供應器的輸出電流成正比的電壓訊號，且比例常數由該分流電阻、第一至第五電阻及可變電阻器決定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器電流量測裝置，其中該分流電阻為錳銅線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器電流量測裝置，其中該電源供應器電流量測裝置為一電路板，設於該電源供應器的內部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器電流量測裝置，其中該第一電阻的電阻值等於該第三電阻的電阻值，該第二電 阻的電阻值等於該第四電阻的電阻值。
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