TWI475240B - 降低湧浪電流之電源測試裝置及其控制方法 - Google Patents

Description

降低湧浪電流之電源測試裝置及其控制方法

本發明有關於一種降低湧浪電流之電源測試裝置及其控制方法，且特別是有關於一種可分段控制提供給開關電晶體的驅動電壓的降低湧浪電流之電源測試裝置及其控制方法。

目前，用於測試電池之充放電狀況的電池充放電測試儀，其用以耦接待測電池之電池充放電測試儀的輸出端皆會設置一組保護開關元件(例如開關電晶體或繼電器)及保險絲(亦稱熔斷器、熔絲)。

此保護開關元件及保險絲除了可以防止測試人員於將待測電池耦接上電池充放電測試儀的輸出端之瞬間，所造成的電池充放電測試儀內部的電子迴路的短路，而可能產生炸機之風險外，更可以防止待測電池耦接上電池充放電測試儀的輸出端後，就不斷地經由電池充放電測試儀內部的電子迴路做非預期的放電。

然而，電池充放電測試儀輸出的瞬間仍會對待測 電池產生極大的湧浪電流(inrush current，亦稱突波電流)，造成電池充放電測試儀的輸出端的保護開關元件及保險絲之負荷，進而降低保護開關元件及保險絲的使用壽命。

因此，習知在選用電池充放電測試儀的保護開關元件及保險絲時，通常會選擇耐流較大的電子元件來避開保護開關元件切換瞬間所產生的電流大應力，以避免保護開關元件及保險絲的損壞。然而，選用較大額定電流(current rating)的保護開關元件不論於成本上或是空間利用上，皆會對電池充放電測試儀加重不少負荷。

有鑒於以上的問題，本揭露提出一種電源測試裝置及其控制方法，其透過分段控制提供至開關電晶體的驅動電壓，來降低開關電晶體於導通瞬間所造成的湧浪電流(inrush current，亦稱突波電流)。

根據本揭露一實施例中的一種降低湧浪電流之電源測試裝置，該電源測試裝置用於測試電池組的充放電狀況，此電源測試裝置包括充放電模組與電壓調整模組，其中充放電模組具有開關電晶體與耦合單元。開關電晶體的第一端耦接電池組，開關電晶體的第二端耦接耦合單元，開關電晶體的控制端耦接電壓調整模組。於開關電晶體導通時，耦合單元會對電池組進行充電或放電。電壓調整模組用以提供第一電壓位準，並於預設時間提供第二電壓位準至開關電晶 體。其中，預設時間係開關電晶體操作於線性區，且第一電壓位準大於第二電壓位準。

根據本揭露一實施例中的一種降低湧浪電流之電源測試裝置控制方法，該電源測試裝置控制方法用於電源測試裝置，以測試電池組的充放電狀況，且電源測試裝置包括開關電晶體與耦合單元，開關電晶體的第一端耦接電池組，開關電晶體的第二端耦接耦合單元。所述的電源測試裝置控制方法的步驟流程包括：提供第一電壓位準至開關電晶體。於開關電晶體操作於線性區時，提供第二電壓位準至開關電晶體，且第一電壓位準大於第二電壓位準。

綜合以上所述，本揭露提供一種降低湧浪電流之電源測試裝置及其控制方法，透過電壓調整模組可選擇性提供電壓位準為第一電壓位準或第二電壓位準的驅動電壓至開關電晶體，使得開關電晶體在線性區時可以接收到電壓位準較低的驅動電壓，據以使得開關電晶體在線性區時的跨壓之變化的上升斜率較緩慢於開關電晶體在截止區與飽和區時的跨壓之變化的上升斜率。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之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。

1、1’、1’’‧‧‧電源測試裝置

10‧‧‧充放電模組

100‧‧‧開關電晶體

102‧‧‧耦合單元

12‧‧‧電壓調整模組

120‧‧‧脈波寬度調變單元

122‧‧‧驅動單元

14‧‧‧偵測模組

16‧‧‧濾波模組

2‧‧‧電池組

R1~R5‧‧‧阻抗元件

C1~C3‧‧‧耦合電容

D1‧‧‧二極體

M1‧‧‧電晶體

Vin‧‧‧輸入電壓源

V1‧‧‧第一電壓位準

V2‧‧‧第二電壓位準

t1~t4‧‧‧時間點

A1‧‧‧線性區

S700~S702、S800~S808‧‧‧步驟流程

第1A圖係為根據本揭露一實施例之電源測試裝置的功能方塊圖。

第1B圖係為根據本揭露另一實施例之電源測試裝置的功能方塊圖。

第2A圖係為根據第1A圖或第1B圖之電壓調整模組所輸出的驅動電壓的波形圖。

第2B圖係為根據第2A圖之驅動電壓的開關電晶體之跨壓的波形圖。

第3圖係為根據本揭露再一實施例之電源測試裝置的功能方塊圖。

第4A圖係為根據第3圖之輸入至電壓調整模組的輸入電壓的波形圖。

第4B圖係為根據第3圖之脈波寬度調變單元的脈波寬度調變訊號的波形圖。

第4C圖係為根據第3圖之驅動單元所輸出的驅動電壓的波形圖。

第5圖係為根據本揭露又一實施例之電源測試裝置的電路示意圖。

第6A圖係為根據第5圖之電壓調整模組所輸出的驅動電壓的波形圖。

第6B圖係為根據第6A圖之驅動電壓的開關電晶體之跨壓的波形圖。

第7圖係為根據本揭露一實施例之電源測試裝置控制方法的步驟流程圖。

第8圖係為根據本揭露另一實施例之電源測試裝置控制方法的步驟流程圖。

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。

〔電源測試裝置之一實施例〕

請參照第1A圖，第1A圖係為根據本揭露一實施例之電源測試裝置的功能方塊圖。如第1A圖所示，此電源測試裝置1用於測試電池組2的充放電狀況，且電池組2可拆卸地耦接電源測試裝置1。此電源測試裝置1主要包括有充放電模組10以及電壓調整模組12，其中充放電模組10更包括有開關電晶體100與耦合單元102。開關電晶體100的第一端耦接電池組2，開關電晶體100的第二端耦接耦合單元102，開關電晶體100的控制端耦接電壓調整模組12。

於實務上，電池組2包括至少一電池單元(未繪示於圖式)，換句話說，兩個以上的電池單元可以經由串接或 並接來形成電池組2，本發明在此不加以限制電池單元所使用的數量以及其連接方式。於實務上，電池單元可以為一種鋰離子電池、鎳氫電池、鎳鎘電池或者是鉛蓄電池等類型之蓄電池，但不以此為限。以下將分別就電源測試裝置1中的各部功能模組作詳細的說明。

充放電模組10中的耦合單元102用以於開關電晶體100導通時，對電池組2進行充電或放電。於實務上，耦合單元102可以係為由至少一耦合電容(coupling capacitor)或至少一耦合電感(coupling inductor)所組成的充放電電路(charge and discharge circuit)，本發明在此不加以限制。此外，於實務上，開關電晶體100可以為一種金屬氧化物半導體場效電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET，亦稱金氧半場效電晶體)、雙極性接面型電晶體(bipolar junction transistor，BJT，亦稱雙極性電晶體、三極體)或是絕緣閘雙極性電晶體(insulated gate bipolar transistor，IGBT)，但不以此為限。一般來說，於開關電晶體100的第一端與電池組2之間更可以設置一組保險絲(亦稱熔斷器、熔絲)，但保險絲於本發明之電源測試裝置1並非必要之元件。

以開關電晶體100為金氧半場效電晶體為例，則金氧半場效電晶體的汲極(drain)為開關電晶體100的第一端，金氧半場效電晶體的源極(source)為開關電晶體100的第二端，金氧半場效電晶體的閘極(gate)為開關電晶體100的控 制端。若開關電晶體100為雙極性電晶體的話，則雙極性電晶體的集極(collector)為開關電晶體100的第一端，雙極性電晶體的射極(emitter)為開關電晶體100的第二端，雙極性電晶體的基極(base)為開關電晶體100的控制端。

電壓調整模組12用以選擇性地提供第一電壓位準或第二電壓位準至開關電晶體100的控制端。更詳細來說，電壓調整模組12用以提供第一電壓位準至開關電晶體100，並於一段預設時間內提供第二電壓位準至開關電晶體100。其中，上述的預設時間係指開關電晶體100操作於線性區(linear region)的時間區間，且第一電壓位準大於第二電壓位準。在實際的操作中，電壓調整模組12會接收由輸入電壓源(未繪示於圖式)所提供的輸入電壓，並經調整而輸出電壓位準為第一電壓位準或第二電壓位準的驅動電壓(driving voltage)給開關電晶體100。一般來說，輸入電壓源例如可以為由市電電源所提供之交流電電源，或者是由發電機所產生之交流電電源或直流電電源。當然，於所屬技術領域具有通常知識者更可以將輸入電壓源視為由主機裝置(例如為桌上型電腦或筆記型電腦)透過通用序列匯流排(universal serial bus，USB)或IEEE 1394(亦稱火線)介面所輸出的直流電電源，本發明在此並不加以限制。

為了更清楚地說明本發明之電源測試裝置1的作動方式，請一併參照第1A圖、第2A圖與第2B圖，第2A圖係為根據第1A圖之電壓調整模組所輸出的驅動電壓的波 形圖；第2B圖係為根據第2A圖之驅動電壓的開關電晶體之跨壓的波形圖。

如第2A圖與第2B圖所示，當開關電晶體100於時間點t1耦接上電池組2時，電壓調整模組12會開始提供第一電壓位準V1給開關電晶體100的控制端，使得開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在時間點t1~時間點t2之區間會以第一上升斜率而上升(如第2B圖所示)，並且在開關電晶體100操作於線性區A1時(即時間點t2~時間點t3之區間)，電壓調整模組12會提供第二電壓位準V2給開關電晶體100的控制端，使得開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在時間點t2~時間點t3之區間(即上述的預設時間)會以第二上升斜率而上升(如第2B圖所示)。

接著，當開關電晶體100於時間點t3後，開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準會不在線性區A1，電壓調整模組12會提供第一電壓位準V1給開關電晶體100的控制端，使得開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在時間點t3之後至開關電晶體100導通之前會以第一上升斜率而上升，並且於時間點t4後，開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準會達到開關電晶體100的閾值電壓(threshold voltage，亦稱導通電壓、臨界電壓)，使得開關電晶體100將會持續受到電壓調整模組12所輸出的第一電壓位準V1所驅動而導通。

換句話說，當開關電晶體100於時間點t1耦接上電池組2時，電壓調整模組12接收輸入電壓源所提供的輸入電壓，並依據開關電晶體100的特性參數調整該輸入電壓的電壓位準為第一電壓位準V1或第二電壓位準V2，並將電壓位準為第一電壓位準V1或第二電壓位準V2的驅動電壓輸出至開關電晶體100，其中上述的特性參數包括開關電晶體100操作於截止區、線性區與飽和區時的偏壓範圍。因此，由第一電壓位準V1或第二電壓位準V2所組成的驅動電壓的連續波形係為以階梯方式上升或下降的階梯狀波形。

值得注意的是，由於第2A圖所示的第一電壓位準V1大於第二電壓位準V2，故第2B圖所示的第一上升斜率將會大於第二上升斜率。換句話說，於開關電晶體100接收到第一電壓位準V1或第二電壓位準V2且開關電晶體100尚未導通時，開關電晶體100操作於線性區A1時的控制端至第二端之電壓的上升斜率會較小於操作於截止區(cut-off region)與飽和區(saturation region)時的控制端至第二端之電壓的上升斜率。

此外，開關電晶體100操作於線性區A1時的偏壓範圍可以係測試人員參考此開關電晶體100的規格表(data sheet)而得知，亦或者可以是透過偵測模組14來偵測出開關電晶體100操作於線性區A1時的偏壓範圍，本發明在此不加以限制。

〔電源測試裝置之另一實施例〕

請參照第1B圖，第1B圖係為根據本揭露另一實施例之電源測試裝置的功能方塊圖。如第1B圖所示，電源測試裝置1’主要包括有充放電模組10、電壓調整模組12、偵測模組14，其中充放電模組10更包括有開關電晶體100與耦合單元102。開關電晶體100的第一端耦接電池組2，開關電晶體100的第二端耦接耦合單元102，開關電晶體100的控制端耦接電壓調整模組12與偵測模組14，且偵測模組14耦接於開關電晶體100的控制端與電壓調整模組12之間。由於本實施例之電源測試裝置1’之大部份的功能模組與前一實施例之電源測試裝置1相同，故本實施例在此不再加以贅述相同的功能模組的連接關係與作動方式。

與前一實施例之電源測試裝置1不同的是，本實施例之電源測試裝置1’更包括有偵測模組14。偵測模組14用以偵測開關電晶體100的控制端的電壓位準，並判斷開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準是否在線性區，以控制電壓調整模組12輸出第一電壓位準或第二電壓位準。為了更清楚地說明本發明之電源測試裝置1電壓調整模組12與偵測模組14的作動方式，請一併參照第1B圖、第2A圖與第2B圖。

如第2A圖與第2B圖所示，當開關電晶體100於時間點t1耦接上電池組2時，電壓調整模組12將會開始提 供驅動電壓給開關電晶體100。此時，由於偵測模組14所偵測到的開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準(即開關電晶體100之跨壓)尚未在線性區A1，因此偵測模組14將會控制電壓調整模組12輸出電壓位準為第一電壓位準V1的驅動電壓(如第2A圖所示)至開關電晶體100，據以使得開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在尚未到達線性區A1時(即時間點t1~時間點t2之區間)會以第一上升斜率而上升(如第2B圖所示)。

當開關電晶體100於時間點t2時，由於偵測模組14所偵測到的開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在線性區A1，因此偵測模組14將會控制電壓調整模組12輸出電壓位準為第二電壓位準V2的驅動電壓(如第2A圖所示)至開關電晶體100，據以使得開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在線性區A1時(即時間點t2~時間點t3之區間)會以第二上升斜率而上升(如第2B圖所示)。

當開關電晶體100於時間點t3時，由於偵測模組14所偵測到的開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準已不在線性區A1，因此偵測模組14將會控制電壓調整模組12輸出電壓位準為第一電壓位準V1的驅動電壓(如第2A圖所示)至開關電晶體100，據以使得開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在高於線性區A1時(即時間點t3~時間點t4之區間)會以第一上升斜率而上升(如第2B圖所示)。

當開關電晶體100於時間點t4時，由於開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準已達到開關電晶體100的閾值電壓，此時開關電晶體100將會持續受到電壓調整模組12所輸出的第一電壓位準V1所驅動而導通，並且開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準會固定在特定範圍內(如第2B圖所示)。

〔電源測試裝置之再一實施例〕

請參照第3圖，第3圖係為根據本揭露再一實施例之電源測試裝置的功能方塊圖。如第3圖所示，電源測試裝置1’’主要包括有充放電模組10、電壓調整模組12、偵測模組14以及濾波模組16，其中充放電模組10更包括有開關電晶體100與耦合單元102，而電壓調整模組12更包括有脈波寬度調變單元120與驅動單元122。濾波模組16耦接於電壓調整模組12中的驅動單元122與開關電晶體100的控制端之間，偵測模組14耦接於開關電晶體100的控制端與電壓調整模組12中的脈波寬度調變單元120之間。由於本實施例之電源測試裝置1’’之大部份的功能模組與先前實施例之電源測試裝置1與電源測試裝置1’相同，故本實施例在此不再加以贅述相同的功能模組的連接關係與作動方式。

與前一實施例之電源測試裝置1不同的是，本實施例之電源測試裝置1’’中的電壓調整模組12可透過脈波寬度調變單元120與驅動單元122而予以實現。脈波寬度調變 單元120用以依據偵測模組14所偵測到的開關電晶體100的控制端的電壓位準，而據以產生一組脈波寬度調變訊號。於實務上，脈波寬度調變單元120可以為一種數位脈波寬度調變控制器(pulse width modulation controller，亦稱脈衝寬度調變控制器、PWM controller)。驅動單元122用以依據此脈波寬度調變訊號的責任週期(duty cycle，亦稱工作週期、佔空比)，而對應地產生電壓位準為第一電壓位準V1的驅動電壓或電壓位準為第二電壓位準V2的驅動電壓。

濾波模組16用以對驅動單元122所輸出的第一電壓位準V1與第二電壓位準V2進行濾波，以消除驅動電壓之雜訊，據以使得開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在線性區時較為平緩。於實務上，濾波模組16可以為一種電阻電容電路(resistor capacitor circuit，RC電路)，此電阻電容電路可以為一階電阻電容串聯電路或是二階電阻電容串聯電路，但不以此為限。換句話說，濾波模組16可以為任意階數之電阻電容電路、電阻電感電路(resistor inductor circuit，RL電路)等電子濾波器(electronic filters)。

為了更清楚地說明脈波寬度調變單元120、驅動單元122與偵測模組14的作動方式，請一併參照第3圖、第4A圖、第4B圖與第4C圖。第4A圖係為根據第3圖之輸入至電壓調整模組的輸入電壓的波形圖；第4B圖係為根據第3圖之脈波寬度調變單元的脈波寬度調變訊號的波形圖；第4C 圖係為根據第3圖之驅動單元所輸出的驅動電壓的波形圖。需先一提的是，本實施例中的輸入電壓源係為正負12伏特電壓源(如第4A圖所示)。

當開關電晶體100於時間點t1耦接上電池組2時，由於偵測模組14所偵測到的開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準(即開關電晶體100之跨壓)尚未在線性區A1，因此偵測模組14將會控制脈波寬度調變單元120產生責任週期為100%的脈波寬度調變訊號(如第4B圖所示的時間點t1~時間點t2之區間)，據以使得驅動單元122可以依據責任週期為100%的脈波寬度調變訊號與輸入電壓源所提供的輸入電壓，而產生電壓位準為12伏特(即第一電壓位準V1)的驅動電壓(如第4C圖所示的時間點t1~時間點t2之區間)，並將此驅動電壓輸出至開關電晶體100的控制端。藉此，開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準的電壓變化請參考第2B圖的時間點t1~時間點t2之區間。

當開關電晶體100於時間點t2時，由於偵測模組14所偵測到的開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在線性區A1，因此偵測模組14將會控制脈波寬度調變單元120產生責任週期為75%的脈波寬度調變訊號(如第4B圖所示的時間點t2~時間點t3之區間)，據以使得驅動單元122可以依據責任週期為75%的脈波寬度調變訊號與輸入電壓源所提供的輸入電壓，而產生電壓位準為6伏特(即第二電壓位準V2) 的驅動電壓(如第4C圖所示的時間點t2~時間點t3之區間)，並將此驅動電壓輸出至開關電晶體100的控制端。藉此，開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準的電壓變化請參考第2B圖的時間點t2~時間點t3之區間。

當開關電晶體100於時間點t3時，由於偵測模組14所偵測到的開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準已不在線性區A1，因此偵測模組14將會控制脈波寬度調變單元120將所產生的脈波寬度調變訊號的責任週期重新修正為100%(如第4B圖所示的時間點t3之後的區間)，據以使得驅動單元122可以依據責任週期為100%的脈波寬度調變訊號與輸入電壓源所提供的輸入電壓，而產生電壓位準為12伏特(即第一電壓位準V1)的驅動電壓(如第4C圖所示的時間點t3之後的區間)，並將此驅動電壓輸出至開關電晶體100的控制端。藉此，開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準的電壓變化請參考第2B圖的時間點t3之後的區間。

藉此，本實施例之電源測試裝置1’’中的電壓調整模組12可以透過軟體來切換脈波寬度調變訊號的責任週期之方式來控制開關電晶體100的跨壓，且使用軟體來切換脈波寬度調變訊號的責任週期之方式可以用於需要多段式切換的開關電晶體。然而，電壓調整模組12亦可採用硬體之方式來控制開關電晶體100的跨壓。

〔電源測試裝置之又一實施例〕

請一併參照第5圖、第6A圖與第6B圖，第5圖係為根據本揭露又一實施例之電源測試裝置的電路示意圖；第6A圖係為根據第5圖之電壓調整模組所輸出的驅動電壓的波形圖；第6B圖係為根據第6A圖之驅動電壓的開關電晶體之跨壓的波形圖。如第5圖所示，電壓調整模組12係由複數個阻抗元件R1、R2與R3、耦合電容C1、二極體D1與電晶體M1所組成，而濾波模組16係由阻抗元件R4與R5以及耦合電容C2與C3所組成的二階電阻電容串聯電路。本實施例中的輸入電壓源Vin係為正負12伏特電壓源。

於本實施例中，電壓調整模組12可透過電阻分壓來產生第一電壓位準V1與第二電壓位準V2。更詳細來說，當開關電晶體100於時間點t1耦接上電池組2時，電晶體M1會被導通，此時由於電晶體M1導通的關係，將使得輸入電壓源Vin所能提供的輸入電壓被阻抗元件R2與R3分壓，據以使得輸入至開關電晶體100的驅動電壓於時間點t1~時間點t3之區間時係為6伏特(第二電壓位準)。由於耦合電容C1持續被充電的關係，使得電晶體M1於時間點t3時其閘極至源極的跨壓將小於電晶體M1的臨界電壓，造成電晶體M1的截止(關閉)，據以使得輸入至開關電晶體100的驅動電壓於時間點t3之後會重新上拉至12伏特(第一電壓位準)。

藉此，本實施例之電源測試裝置中的電壓調整模組12係透過硬體線路來產生兩段式的驅動電壓，並經由二階 電阻電容串聯電路的濾波模組16進行濾波後，開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準的電壓變化如第6B圖所示。

〔電源測試裝置控制方法之一實施例〕

請一併參照第1A圖與第7圖，第7圖係為根據本揭露一實施例之電源測試裝置控制方法的步驟流程圖。如第7圖所示，此電源測試裝置控制方法用於電源測試裝置1，以測試電池組2的充放電狀況。其中，電源測試裝置1包括有開關電晶體100與耦合單元102，開關電晶體100的第一端耦接電池組2，開關電晶體100的第二端耦接耦合單元102。以下將分別就電源測試裝置控制方法中的各步驟流程作詳細的說明。

在步驟S700中，電源測試裝置1提供第一電壓位準V1至開關電晶體100，並於開關電晶體100操作於線性區時，提供第二電壓位準V2至開關電晶體。其中，第一電壓位準V1大於第二電壓位準V2。在步驟S702中，於開關電晶體100導通時，耦合單元102將會對電池組2進行充電或放電。

此外，於電源測試裝置1提供第一電壓位準V1至開關電晶體100，並於開關電晶體100操作於線性區時，提供第二電壓位準V2至開關電晶體的步驟(步驟S700)中，更可以由軟體之方式或硬體之方式而予以實現。若採用軟體之方式實現的話，則需先依據電源測試裝置1所偵測到的開關電晶體100的控制端的電壓位準，來產生脈波寬度調變訊號。 接著，電源測試裝置1才能依據上述的脈波寬度調變訊號，來產生第一電壓位準V1或第二電壓位準V2。若採用硬體之方式實現的話，則電源測試裝置1係透過電阻分壓來產生第一電壓位準V1與第二電壓位準V2。

於其中一實施例中，當電源測試裝置1提供第一電壓位準V1或第二電壓位準V2至當中的開關電晶體100的過程中，更可以預先對提供至開關電晶體100的第一電壓位準V1或第二電壓位準V2進行濾波。

於其中一實施例中，於開關電晶體100接收第一電壓位準V1或第二電壓位準V2且尚未導通時，開關電晶體100操作於線性區時的控制端至第二端之電壓的上升斜率較小於操作於截止區與飽和區時的控制端至第二端之電壓的上升斜率。

此外，開關電晶體100操作於線性區A1時的偏壓範圍可以係測試人員參考此開關電晶體100的規格表(data sheet)而得知，亦或者可以是於偵測開關電晶體100的控制端的電壓位準的步驟(步驟S700)時，一併偵測出開關電晶體100操作於線性區A1時的偏壓範圍。

〔電源測試裝置控制方法之另一實施例〕

請一併參照第1B圖與第8圖，第8圖係為根據本揭露另一實施例之電源測試裝置控制方法的步驟流程圖。如第8圖所示，此電源測試裝置控制方法用於電源測試裝置 1’，以測試電池組2的充放電狀況。其中，電源測試裝置1包括有開關電晶體100與耦合單元102，開關電晶體100的第一端耦接電池組2，開關電晶體100的第二端耦接耦合單元102。以下將分別就電源測試裝置控制方法中的各步驟流程作詳細的說明。

在步驟S800中，電源測試裝置1會偵測開關電晶體100的控制端的電壓位準。在步驟S802，電源測試裝置1會判斷開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準是否在線性區。若電源測試裝置1判斷出開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準不在線性區，則執行步驟S804；若電源測試裝置1判斷出開關電晶體100的控制端至第二端的電壓位準在線性區，則執行步驟S806。

在步驟S804中，電源測試裝置1會輸出第一電壓位準V1至開關電晶體100。在步驟S806中，電源測試裝置1會輸出第二電壓位準V2至開關電晶體。其中，第一電壓位準V1大於第二電壓位準V2。最後，當開關電晶體100持續受到第一電壓位準V1所驅動而導通時，耦合單元102將會對電池組2進行充電或放電(即步驟S808)。

〔實施例的可能功效〕

綜合以上所述，本發明實施例提供一種電源測試裝置及其控制方法，透過電壓調整模組可選擇性提供電壓位準為第一電壓位準或第二電壓位準的驅動電壓至開關電晶 體，使得開關電晶體在線性區時可以接收到電壓位準較低的驅動電壓，據以使得開關電晶體在線性區時的跨壓之變化的上升斜率較緩慢於開關電晶體在截止區與飽和區時的跨壓之變化的上升斜率。此外，本發明實施例之電源測試裝置中的電壓調整模組可以係由硬體線路或軟體程式而予以實現。

藉此，本發明實施例之電源測試裝置及其控制方法可以依據開關電晶體的特性參數來分段地控制提供至開關電晶體的驅動電壓，而有效地降低了開關電晶體於導通的過程中所產生的湧浪電流(inrush current，亦稱突波電流)，以提升開關電晶體的使用壽命與可靠度，並且能達到控制開關電晶體整體的導通時間之功效，進而提升開關電晶體整體的導通速度，故本發明實施例之電源測試裝置及其控制方法可選用額定電流(current rating)較小的開關電晶體，除了可以節省開關電晶體於電源測試裝置中的所佔空間而使功率密度提高外，更可以降低開關電晶體的設置成本，十分具有實用性。

雖然本發明以上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。

A1‧‧‧線性區

t1~t4‧‧‧時間點

Claims (10)

1. 一種降低湧浪電流之電源測試裝置，用於測試一電池組的充放電狀況，該電源測試裝置包括：一充放電模組，具有一開關電晶體與一耦合單元，該開關電晶體的第一端耦接該電池組，該開關電晶體的第二端耦接該耦合單元，並於該開關電晶體導通時該耦合單元對該電池組進行充電或放電；以及一電壓調整模組，耦接該開關電晶體的控制端，用以提供一第一電壓位準至該開關電晶體，並於一預設時間提供一第二電壓位準至該開關電晶體；其中，該預設時間係該開關電晶體操作於線性區，且該第一電壓位準大於該第二電壓位準。
2. 如請求項1所述之電源測試裝置，更包括一偵測模組，該偵測模組耦接於該開關電晶體的控制端與該電壓調整模組之間，該偵測模組用以偵測該開關電晶體的控制端的電壓位準，並判斷該開關電晶體的控制端至第二端的電壓位準是否在線性區，以控制該電壓調整模組輸出該第一電壓位準或該第二電壓位準。
3. 如請求項1所述之電源測試裝置，其中該電壓調整模組包括：一脈波寬度調變單元，耦接該偵測模組，用以依據該偵測模組所偵測到的該開關電晶體的控制端的電壓位準， 產生一脈波寬度調變訊號；以及一驅動單元，耦接於該脈波寬度調變單元與該開關電晶體之間，用以依據該脈波寬度調變訊號，產生該第一電壓位準或該第二電壓位準。
4. 如請求項1所述之電源測試裝置，其中該電源測試裝置更包括一濾波模組，該濾波模組耦接於該電壓調整模組與該開關電晶體之間，該濾波模組用以對該電壓調整模組所輸出的該第一電壓位準與該第二電壓位準進行濾波。
5. 如請求項1所述之電源測試裝置，其中該電壓調整模組至少係由複數個阻抗元件、複數個耦合元件與至少一電晶體所組成，並透過電阻分壓來產生該第一電壓位準與該第二電壓位準。
6. 一種降低湧浪電流之電源測試裝置控制方法，用於一電源測試裝置以測試一電池組的充放電狀況，該電源測試裝置包括一開關電晶體與一耦合單元，該開關電晶體的第一端耦接該電池組，該開關電晶體的第二端耦接該耦合單元，該電源測試裝置控制方法包括：提供一第一電壓位準至該開關電晶體；於該開關電晶體操作於線性區時，提供一第二電壓位準至該開關電晶體，該第一電壓位準大於該第二電壓位準；以及於該開關電晶體導通時，該耦合單元對該電池組進行 充電或放電。
7. 如請求項6所述之電源測試裝置控制方法，其中更包括：偵測該開關電晶體的控制端的電壓位準，且於判斷出該開關電晶體的控制端至第二端的電壓位準不在線性區時，輸出該第一電壓位準至該開關電晶體，於判斷出該開關電晶體的控制端至第二端的電壓位準在線性區時，輸出該第二電壓位準至該開關電晶體。
8. 如請求項7所述之電源測試裝置控制方法，其中於判斷該開關電晶體的控制端至第二端的電壓位準是否在線性區的步驟中，更包括：依據所偵測到的該開關電晶體的控制端的電壓位準，產生一脈波寬度調變訊號；以及依據該脈波寬度調變訊號，產生該第一電壓位準或該第二電壓位準。
9. 如請求項7所述之電源測試裝置控制方法，其中於判斷該開關電晶體的控制端至第二端的電壓位準是否在線性區的步驟中，係透過電阻分壓來產生該第一電壓位準與該第二電壓位準。
10. 如請求項6所述之電源測試裝置控制方法，其中於提供該第一電壓位準或該第二電壓位準至該開關電晶體的步驟中，更包括對欲提供至該開關電晶體的該第一電壓位準與該第二電壓位準進行濾波。