專利名稱：電源老化測試的電子負(fù)載模塊及電源老化測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源老化測試設(shè)備中的電子負(fù)載領(lǐng)域，特別涉及一種用于開關(guān)電源老化測試的可編程電子負(fù)載模塊以及由許多這樣的電子負(fù)載模塊組成的老化車、老化房等老化測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了檢驗(yàn)和提高電源產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性和安全性，對電源產(chǎn)品進(jìn)行老化測試已成為此類產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。所謂“老化”是指仿真出一種高溫的惡劣條件對電源產(chǎn)品進(jìn)行長時(shí)間的滿負(fù)荷測試(又叫燒機(jī)測試或煲機(jī)，英文稱為:Burn-1nTest)，以模擬實(shí)際使用可能出現(xiàn)的惡劣條件來檢驗(yàn)產(chǎn)品的性能。
傳統(tǒng)的老化測試設(shè)備所使用假負(fù)載多以大功率電阻為主，也就第一代老化設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是成本低，簡單。但由于電源產(chǎn)品的種類及規(guī)格繁多，同一家電源工廠往往會有很多個(gè)機(jī)型，而每種機(jī)型的輸出規(guī)格又不盡相同，所需的假負(fù)載的阻抗及功率也不同，因此傳統(tǒng)的電阻型老化設(shè)備的缺點(diǎn)也就越來越突出，主要表現(xiàn)如下: ①電阻阻值固定，可選規(guī)格少，很多需向工廠專門定制； ②電源規(guī)格多樣，電阻無法精確匹配到老化所需的準(zhǔn)確電流； ③電阻誤差大，且溫升后易產(chǎn)生偏差，無法確保產(chǎn)品100%負(fù)荷老化； ④調(diào)整負(fù)載大小需先計(jì)算，選擇負(fù)載電阻只能獲得近似電流值； ⑤老化過程無法自動(dòng)監(jiān)控，需人工逐一巡查，效率低且易漏查； ⑥無法記錄老化過程參數(shù)，不便于品質(zhì)追溯管理； ⑦無法生成老化報(bào)表，不便于產(chǎn)品品質(zhì)的分析與評估； 針對于電阻型老化負(fù)載上述的突出缺點(diǎn)，出現(xiàn)了第二代的老化設(shè)備，即簡易的可調(diào)節(jié)型模擬電子負(fù)載，雖然成本比第一代的產(chǎn)品要高很多，但可以根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格調(diào)節(jié)負(fù)載電流，克服產(chǎn)品換線時(shí)，老化設(shè)備需要更換相應(yīng)電阻的痛苦，同時(shí)在一定程度上也提高了老化的精度和效率。第二代負(fù)載克服了第一代負(fù)載的前三個(gè)缺點(diǎn)，但后面4項(xiàng)缺點(diǎn)依然突出，無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝的需求。雖然目前市面有很多標(biāo)準(zhǔn)的測試型電子負(fù)載儀器在性能和功能上完全可以滿足老化要求，但這類儀器通常價(jià)格昂貴、體積龐大，而且其設(shè)計(jì)主要針對研發(fā)、工程、生產(chǎn)等測試用，難以實(shí)現(xiàn)上百個(gè)通道的系統(tǒng)組網(wǎng)用于大批量老化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服目前電子負(fù)載的不足，設(shè)計(jì)一種智能的電源老化測試的電子負(fù)載模塊以及將一組這樣的電子負(fù)載模塊集中管理的電源老化測試系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:電源老化測試的電子負(fù)載模塊，所述的電子負(fù)載模塊包括驅(qū)動(dòng)電路和作為模擬負(fù)載的一組場效應(yīng)管，所述的場效應(yīng)管的源、漏極分別連接到被老化的電源的輸出端與地之間，所述的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號與所述的場效應(yīng)管的柵極相連，通過控制所述的場效應(yīng)管的柵極電流或者電壓實(shí)現(xiàn)對被老化的電源的老化測試，還包括對電子負(fù)載單元進(jìn)行控制的控制管理系統(tǒng)，所述的控制管理系統(tǒng)包括微處理單元、反饋電路和與上位機(jī)通信的通信接口電路； 所述的反饋電路包括測試被老化的電源的電流檢測電路和電壓檢測電路，所述的電流檢測電路和電壓檢測電路檢測的檢測結(jié)果輸入到所述的微處理器； 所述的微處理器接收到所述的反饋電路所檢測到的電流和電壓值，產(chǎn)生控制信號控制所述的驅(qū)動(dòng)電路，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述的場效應(yīng)管，使所述的模擬負(fù)載為恒流或者恒壓模式的模擬負(fù)載。
進(jìn)一步的，上述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊中:還包括模式切換及控制電路，所述的模式切換及控制電路由微處理器輸出的恒流或者恒壓控制信號控制； 所述的模式切換電路包括恒壓模式信號輸出電路和恒流模式信號輸出電路； 所述的控制電路包括恒流控制電路和恒壓控制電路，所述的恒壓控制電路包括比較器U503A，所述的比較器U503A的“ + ”端接被老化電源的輸出端，“一”端接由所述的微處理器設(shè)置的參考電壓，電源端與恒壓模式信號相連，當(dāng)恒壓模式信號有效時(shí)，比較器U503A得電工作產(chǎn)生使所述的驅(qū)動(dòng)電路在恒壓模式工作的驅(qū)動(dòng)信號接所述的驅(qū)動(dòng)電路； 所述的恒流控制電路包括運(yùn)算放大器U504A，所述的運(yùn)算放大器U504A的“ + ”端接由所述的微處理器設(shè)置的參考電壓，所述的比較器U504A的“一”端與輸出端相連構(gòu)成電壓跟隨器，電源端與所述的恒流模式信號相連，當(dāng)恒流模式信號有效時(shí)，產(chǎn)生使所述的驅(qū)動(dòng)電路在恒流模式工作的驅(qū)動(dòng)信號接所述的驅(qū)動(dòng)電路。
進(jìn)一步的，上述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊中:在所述的恒壓控制電路中，在所述的比較器U503A的“ + ”端與被老化電源的輸出端之間還設(shè)置有由電阻R101、R102和R103組成分壓電路，所述的電阻R102和R103并聯(lián)連接在比較器U503A的“ + ”端與地之間，電阻RlOl串接在U503A的“ + ”端與被老化電源的輸出端之間。
進(jìn)一步的，上述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊中:所述的驅(qū)動(dòng)電路包括運(yùn)算放大器U101，交流負(fù)反饋電容C101，MOSFET驅(qū)動(dòng)電阻R109及MOSFET柵極泄放電阻RllO ;所述的運(yùn)算放大器UlOl的同相端接所述的恒流控制電路的恒流信號輸出端或者通過單向隔離二極管DlOl接恒壓控制電路的恒壓信號輸出端，單向隔離二極管DlOl的陽極接恒壓控制電路的恒壓信號輸出端；所述的運(yùn)算放大器UlOl的反相端通過交流負(fù)反饋電容ClOl接運(yùn)算放大器UlOl的輸出端，運(yùn)算放大器UlOl的輸出端通過MOSFET驅(qū)動(dòng)電阻R109接作為假負(fù)載的MOSFET的柵極，MOSFET柵極泄放電阻RllO連接在運(yùn)算放大器UlOl的輸出端與地之間。
進(jìn)一步的，上述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊中:在所述的恒流控制電路或者恒壓控制電路的恒流或者恒壓信號輸出端與所述的運(yùn)算放大器UlOl的同相端相接之前還分別設(shè)置有恒流控制信號分壓電路和恒壓控制信號分壓電路； 所述的恒流控制信號分壓電路包括分壓電阻R107、R108和R105 ;所述的分壓電阻R107串接在跟隨器U504A的輸出端與運(yùn)算放大器UlOl的同相端之間，分壓電阻R108和R105并聯(lián)后連接在運(yùn)算放大器UlOl的同相端與地之間； 所述的恒壓控制信號分壓電路包括分壓電阻R104、R108和R105 ;所述的分壓電阻R104串接在單向隔離二極管DlOl的陰極與運(yùn)算放大器UlOl的同相端之間，分壓電阻R108和R105并聯(lián)后連接在運(yùn)算放大器UlOl的同相端與地之間。
進(jìn)一步的，上述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊中:所述的恒壓模式信號輸出電路包括三極管Q503和三極管Q504，所述的三極管Q503的集電極通過限流電阻R518接所述的三極管Q504的基極，所述的三極管Q503的基級通過限流電阻R517接所述的微處理器，所述的三極管Q503的發(fā)射極接地，所述的三極管Q504的發(fā)射極接系統(tǒng)電源，所述的三極管Q504集電極通過限流電阻R519驅(qū)動(dòng)恒壓模式指示燈，所述的恒壓模式信號由所述的三極管Q504集電極引出； 恒流模式信號輸出電路包括:三極管Q505、三極管Q506和三極管Q507 ;所述的三極管Q505的基極通過限流電阻R520接微處理器，三極管Q505的發(fā)射極接地，所述的三極管Q505的集電極通過限流電阻R521接系統(tǒng)電源；所述的三極管Q506的基極與所述的三極管Q505的集電極相連，三極管Q506的發(fā)射極接地，三極管Q506的集電極通過限流電阻R522接所述三極管Q507的基極，所述三極管Q507的發(fā)射極接系統(tǒng)電源，三極管Q507集電極通過限流電阻R523驅(qū)動(dòng)恒流模式指示燈，恒流模式信號由三極管Q507集電極引出。
進(jìn)一步的，上述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊中:還包括智能散熱裝置，所述的智能散熱裝置包括溫度檢測裝置、風(fēng)扇控制單元和風(fēng)扇，所述的溫度檢測裝置實(shí)時(shí)檢測電子負(fù)載模塊的工作溫度，所述的溫度檢測裝置的檢測信號分兩路輸出，一路送至所述的風(fēng)扇控制單元，所述的風(fēng)扇控制單元在溫度高于45°C，啟動(dòng)風(fēng)扇，在溫度低于45°C時(shí)停止風(fēng)扇；另一路送至所述的微控制器，當(dāng)溫度高于100°C時(shí)，負(fù)載模塊停止工作，當(dāng)負(fù)載模塊溫度低于100°C時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)工作。
本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種由一組電源老化測試的電子負(fù)載模塊組成的電源老化測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以同時(shí)對若干被老化電源進(jìn)行老化測試，由上位機(jī)統(tǒng)一控制和監(jiān)視，顯示并記錄測試過程，實(shí)現(xiàn)電源老化測試自動(dòng)化和智能化，該電源老化測試系統(tǒng)的技術(shù)方案是:該電源老化測試系統(tǒng)包括一組電源老化測試的電子負(fù)載模塊，各電源老化測試的電子負(fù)載模塊的各個(gè)通道分別對被測電源進(jìn)行老化測試，還包括上位機(jī)，所述的上位機(jī)分別通過通信裝置與每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊相互連接，接收每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊上傳的測試狀態(tài)信息和指標(biāo)信息，并對測試狀態(tài)信息和指標(biāo)信息進(jìn)行顯示和存儲。
進(jìn)一步的，上述的電源老化測試系統(tǒng)中:所述的上位機(jī)與每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊之間的通信裝置為異步串行通信裝置，包括分別設(shè)置在上位機(jī)與每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊的RS - 485通信接口電路。
進(jìn)一步的，上述的電源老化測試系統(tǒng)中:所述的每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊的系統(tǒng)電源統(tǒng)一設(shè)置。
本發(fā)明結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)型的電子負(fù)載及前兩代老化負(fù)載的優(yōu)、缺點(diǎn)專門針對電源老化測試的需求進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用高性能MCU (微處理器)作為控制單元的核心，模塊化設(shè)計(jì)。屬于第三代的老化負(fù)載。其優(yōu)點(diǎn)如下: ①同一模塊最多具有CC/CV/LED三種模式可選，兼容多種電源產(chǎn)品； ②同一模塊在規(guī)格范圍內(nèi)，電壓/電流值可任意設(shè)定，精確匹配產(chǎn)品規(guī)格； ③負(fù)載模式及參數(shù)設(shè)置靈活快捷，可全局設(shè)定，即也可分區(qū)域或分層設(shè)定； ④產(chǎn)品老化參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)篩選異常產(chǎn)品并警報(bào)，可精確定位不良產(chǎn)品位置； ⑤負(fù)載設(shè)置范圍寬，拉載精度高，可適應(yīng)多種規(guī)格的電源產(chǎn)品； ⑥可以記錄與追溯所有被測產(chǎn)品的電氣性能，便于品質(zhì)分析； ⑦電腦集中監(jiān)控管理，可有效監(jiān)管老化制程的品質(zhì)； ⑧可自動(dòng)生成老化表報(bào)，方便工程人員進(jìn)行品質(zhì)分析與評估； ⑨系統(tǒng)操作方便，一個(gè)人可以管理多個(gè)老化區(qū)域，節(jié)省人工成本； ⑩模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)維護(hù)； 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作較為詳細(xì)的描述。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1電源老化測試的電子負(fù)載模塊原理框圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1電源老化測試系統(tǒng)原理框圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中使用的恒流/恒壓模式切換電路原理圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中使用的恒流/恒壓模式控制電路及驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，如圖1、圖2所示，本實(shí)施例是由一組電源老化測試的電子負(fù)載模塊和上位機(jī)一起組成的電源老化房或者老化車等電源老化測試系統(tǒng)，如圖2所示:該系統(tǒng)可以同時(shí)對若干被老化電源進(jìn)行老化測試，由上位機(jī)統(tǒng)一控制和監(jiān)視，顯示并記錄測試過程，實(shí)現(xiàn)電源老化測試自動(dòng)化和智能化，該電源老化測試系統(tǒng)的技術(shù)方案是:該電源老化測試系統(tǒng)包括一組電源老化測試的電子負(fù)載模塊，各電源老化測試的電子負(fù)載模塊分別對被測電源進(jìn)行老化測試，還包括上位機(jī)，上位機(jī)分別通過RS - 485接口通信方式與每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊相互連接，接收每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊上傳的測試狀態(tài)信息和指標(biāo)信息，并對測試狀態(tài)信息和指標(biāo)信息進(jìn)行顯示和存儲。
本實(shí)施例中，電源老化測試的電子負(fù)載模塊如圖1所示，電源老化測試的電子負(fù)載模塊包括驅(qū)動(dòng)電路和作為模擬負(fù)載的一組場效應(yīng)管，場效應(yīng)管的源、漏極分別連接到被老化的電源的輸出端與地之間，驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號與所述的場效應(yīng)管的柵極相連，通過控制所述的場效應(yīng)管的柵極電流或者電壓實(shí)現(xiàn)對被老化的電源的老化測試，還包括對電子負(fù)載單元進(jìn)行控制的控制管理系統(tǒng)，控制管理系統(tǒng)包括微處理單元、反饋電路和與上位機(jī)通信的通信接口電路；反饋電路包括測試被老化的電源的電流檢測電路和電壓檢測電路，電流檢測電路和電壓檢測電路檢測的檢測結(jié)果輸入到所述的微處理器；微處理器接收到所述的反饋電路所檢測到的電流和電壓值，產(chǎn)生控制信號控制所述的驅(qū)動(dòng)電路，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述的場效應(yīng)管，使所述的模擬負(fù)載為恒流或者恒壓模式的模擬負(fù)載。在控制管理系統(tǒng)中還包括由微處理器控制的模式切換及控制電路，如圖3、圖4所示，模式切換及控制電路由微處理器輸出的恒流或者恒壓控制信號控制； 模式切換電路包括恒壓模式信號CVPOW輸出電路和恒流模式信號CCPOW輸出電路；控制電路包括恒流控制電路和恒壓控制電路，所述的恒壓控制電路包括比較器U503A，所述的比較器U503A的“ + ”端接被老化電源的輸出端，“一”端接由所述的微處理器設(shè)置的參考電壓，電源端與恒壓模式信號CVPOW相連，當(dāng)恒壓模式信號CVPOW有效時(shí)，比較器U503A得電工作產(chǎn)生使所述的驅(qū)動(dòng)電路在恒壓模式工作的驅(qū)動(dòng)信號接所述的驅(qū)動(dòng)電路； 同樣，恒流控制電路包括電壓跟隨器U504A，電壓跟隨器U504A的“ + ”端與所述的比較器U503A的“一”端相連，即連接至由所述的微處理器設(shè)置的參考電壓，由于U504A的“一”端與U504A的輸出端相連，構(gòu)成電壓跟隨器，其輸出電壓等于連接U504A同相輸入端的由所述的微處理器設(shè)置的參考電壓，電源端與恒流模式信號CCPOW相連，當(dāng)恒流模式信號CCPOW有效時(shí)，產(chǎn)生使所述的驅(qū)動(dòng)電路在恒流模式工作的驅(qū)動(dòng)信號接驅(qū)動(dòng)電路。恒壓模式信號CVPOW輸出電路包括三極管Q503和三極管Q504，所述的三極管Q503的集電極通過限流電阻R518接所述的三極管Q504的基極，所述的三極管Q503的基級通過限流電阻R517接所述的微處理器，所述的三極管Q503的發(fā)射極接地，所述的三極管Q504的發(fā)射極接系統(tǒng)電源，所述的三極管Q504集電極通過限流電阻R519驅(qū)動(dòng)恒壓模式指示燈，恒壓模式信號CVPOW由所述的三極管Q504集電極引出。
恒流模式信號(CCPOW)輸出電路包括:三極管Q505、三極管Q506和三極管Q507 ；所述的三極管Q505的基極通過限流電阻R520接微處理器，三極管Q505的發(fā)射極接地，所述的三極管Q505的集電極通過限流電阻R521接系統(tǒng)電源；所述的三極管Q506的基極與所述的三極管Q505的集電極連，三極管Q506的發(fā)射極接地，三極管Q506的集電極通過限流電阻R522接所述三極管Q507的基極，所述三極管Q507的發(fā)射極接系統(tǒng)電源，三極管Q507集電極通過限流電阻R523驅(qū)動(dòng)恒流模式指示燈，恒流模式信號(CCPOW)由三極管Q507集電極引出。在本實(shí)施例的電源老化測試的電子負(fù)載模塊中還包括智能散熱裝置，智能散熱裝置包括溫度檢測裝置、風(fēng)扇控制單元和風(fēng)扇，所述的溫度檢測裝置實(shí)時(shí)檢測電子負(fù)載模塊的工作溫度，所述的溫度檢測裝置的檢測信號分兩路輸出，一路送至所述的風(fēng)扇控制單元，所述的風(fēng)扇控制單元在溫度高于45°C，啟動(dòng)風(fēng)扇，在溫度低于45°C時(shí)停止風(fēng)扇；另一路送至所述的微控制器，當(dāng)溫度高于100°C時(shí)，負(fù)載模塊停止工作，當(dāng)溫度低于100°C時(shí)，負(fù)載模塊自動(dòng)恢復(fù)工作。
具體的，本實(shí)施例中，電源老化測試的電子負(fù)載模塊的基本工作原理如下: 模塊在組成系統(tǒng)(如老化車、老化房等)時(shí)，通過模塊上的“地址碼選擇開關(guān)”給每個(gè)模塊設(shè)置一個(gè)唯一的地址，這樣上位機(jī)便可以精確定位到每個(gè)模塊的每一個(gè)通道。系統(tǒng)上電運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)會掃描并顯示每個(gè)模塊的連接狀態(tài)。微處理器與RS-485通信電路之間采用光電隔離。由于上位機(jī)(電腦)的串行通信所使用標(biāo)準(zhǔn)接口通常為RS-232標(biāo)準(zhǔn)，因此模塊與上位機(jī)之間需要使用RS232與RS485互相轉(zhuǎn)換的光電隔離轉(zhuǎn)換器。
模塊上電后，等待上位機(jī)下發(fā)具體操作指令，在未收到指令之前模塊的負(fù)載端處于關(guān)閉狀態(tài)，即不會進(jìn)行拉載，相當(dāng)于開路狀態(tài)。上位機(jī)將拉載模式、電壓、電流等參數(shù)通過通信接口下傳到模塊的微處理器，微處理器根據(jù)指令控制“模式切換”電路選擇相應(yīng)的拉載模式，同時(shí)根據(jù)指令給出相應(yīng)的D/A (數(shù)/模)信號電平到“反饋控制”電路，“驅(qū)動(dòng)電路”根據(jù)“模式切換”電路和“反饋控制”電路的參數(shù)去驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管(MOSFET)拉載?！半妷簷z測”和“電流檢測”電路實(shí)時(shí)的將從負(fù)載端采樣到的電壓和電流信號送到“A/D (模/數(shù))轉(zhuǎn)換器”進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，等待上位機(jī)讀取。
“溫度檢測”電路實(shí)時(shí)檢測模塊散熱器表面的工作溫度，檢測信號分兩路輸出，一路送至“風(fēng)扇控制單元”，當(dāng)溫度高于45°C，啟動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制制冷。當(dāng)溫度低于45°C時(shí)風(fēng)扇停止，以降低產(chǎn)品功耗。另一路送至微處理器(MCU)，當(dāng)溫度高于100°C時(shí)，模塊停止拉載，關(guān)閉輸出，上位機(jī)也會給出相應(yīng)的顯示。當(dāng)溫度回落到100°C以下時(shí)，模塊自動(dòng)恢復(fù)工作。風(fēng)扇控制和過溫保護(hù)均設(shè)計(jì)有回差控制，防止控制電路在溫度控制臨界點(diǎn)來回動(dòng)作，提聞了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
本框架結(jié)構(gòu)的單個(gè)模塊可依客戶需求設(shè)計(jì)成單通道和任意多通道數(shù)，最常見的有單通道、2通道、4通道、8通道。單個(gè)模塊的功率最大可以做到1KW。
模塊與上位機(jī)之間采用RS-485串行隔離通信，降低了模塊與模塊之間的干擾。每個(gè)模塊設(shè)有兩個(gè)并聯(lián)的6位的5559 (與6位5557端子對接使用)端子作為通信接口，便于模塊與模塊之間的連接，簡化系統(tǒng)總線的布局與走線。
模塊采用12V直流供電，電源接口采用兩個(gè)4位的5559端子(與4位5557端子對接使用)并連，組成系統(tǒng)時(shí)，可由工業(yè)電源集中供電，簡化系統(tǒng)安裝及布線，使系統(tǒng)的配置及維護(hù)變得簡單、靈活。負(fù)載輸入接口使用20位的5559端子，與治具板(接口轉(zhuǎn)換板)上的20位5557端子對接。
模塊的模式切換及控制電路，模塊的模式切換由圖3所示的CC/CV模式切換電路與圖4所示的CC/CV模式控制電路共同完成。當(dāng)MCU輸出的CC/CV控制信號為高電平時(shí)，模塊為恒壓(CV)模式，用于老化恒流輸出的電源，如充電器、LED驅(qū)動(dòng)電源等；iMCU輸出的CC/CV控制信號為低電平時(shí)，模塊為恒流(CC)模式，用于老化恒壓輸出的電源，如電源適配器、工業(yè)電源等。
具體控制原理:恒壓模式時(shí)，MCU輸出的CC/CV控制信號為高電平，圖3所示的Q503、Q504導(dǎo)通，“CVP0W+”有正電源輸出，給圖4所示的運(yùn)放U503A供電；此時(shí)，圖3所示的Q505也因MCU輸出高電平而導(dǎo)通，因此，Q506、Q507截止，“CCP0W+”無輸出，故圖4所示的運(yùn)放U504A因無正電源供電而停止工作。由于U503A正常工作，其反相輸入端“一”連接由所述微控制器設(shè)置的控制電壓；被老化電源的輸出電平經(jīng)電阻R101、R102和R103分壓后(即輸出電平分量)連接到U503A的同相輸入端“ + ”，若被老化電源的輸出分量高于微控制器設(shè)置的控制電壓，U503A第I腳輸出高電平，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后使作為假負(fù)載的場效應(yīng)管(MOSFET)加深導(dǎo)通，內(nèi)阻變小，使被老化電源的輸出電流增加，由于使用恒壓模式進(jìn)行老化的電源，其輸出控制為恒流模式，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到其設(shè)置的恒流點(diǎn)時(shí)，其輸出電流不再增力口，輸出電壓開始下降。當(dāng)被老化電源的輸出電壓下降時(shí)，U503A同相端“ + ”的電壓分量隨之下降，當(dāng)U503A同相端的電平低于其反相端的電平時(shí)，U503A輸出為低電平，驅(qū)動(dòng)電路輸出減弱，使所述的作為假負(fù)載的場效應(yīng)管導(dǎo)通深度變淺，內(nèi)阻增大，被老化電源的輸出電流相應(yīng)減小。如此往復(fù)，經(jīng)過短暫的調(diào)整之后，電路會進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，使連接U503A同相端“ + ”的被老化電源的輸出電壓分量等于連接到U503A反相端“一”的微控制器設(shè)置的控制電壓。此時(shí)，被老化電源的輸出電壓恒定在所設(shè)置的電壓點(diǎn)上。從而實(shí)現(xiàn)模塊“CV”模式拉載功能； 相反，恒流模式時(shí)，微控制器輸出的CC/CV控制信號為低電平，Q503、Q504截止，“CVP0W+”無電壓輸出，U503A因無電源供電停止工作；同時(shí)，由于CC/CV控制信號為低電平，Q505也截止，而Q506基極由于上拉電阻R521接系統(tǒng)電源而導(dǎo)通，進(jìn)而使PNP三極管Q507也導(dǎo)通，“CCP0W+”輸出正電源，即U504A可以正常工作，其同相端連接微控制器設(shè)置的控制電壓，其反相輸入端與輸出端相連構(gòu)成電壓跟隨器，也就是說其第一腳輸出的電壓等于同相端“ + ”的輸入電壓，但電流得到放大，R106作為U504A的負(fù)載電阻跨接于輸出端與地之間，提高控制電路的抗干擾能力。如圖4所示，微控制器設(shè)置的控制電壓“DA1”經(jīng)電壓跟隨器U504A進(jìn)行電流放大后，再經(jīng)R107與R108和R105分壓后送到驅(qū)動(dòng)電路。所述的驅(qū)動(dòng)電路包括，運(yùn)算放大器UlOI，交流負(fù)反饋電容ClOl，MOSFET驅(qū)動(dòng)電阻R109及MOSFET柵極泄放電阻R110。當(dāng)微控制器設(shè)置的控制電壓“DA1”為OV時(shí)，電壓跟隨器U504A輸出也為0V，進(jìn)而運(yùn)算放大器UlOl輸出也為0V，作為假負(fù)載的場效管MOSFET關(guān)斷，即不拉載。當(dāng)微控制器設(shè)置的控制電壓“DA1”大于OV時(shí)，電壓跟隨器U504A輸出相同電壓，經(jīng)R107與R108和R105分壓后送到運(yùn)算放大器UlOl的同相輸入端，由于場效應(yīng)管導(dǎo)通前電流采樣電阻R115和R116兩端的壓降(也就是電流采樣信號IS101)S 0V，經(jīng)電Rlll連接至運(yùn)算放大器UlOl的反相輸入端，因此當(dāng)控制電壓信號“DA1”大于OV時(shí)，運(yùn)算放大器UlOl的同相端電平高于反相端，輸出為高電平，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電阻R109驅(qū)動(dòng)作為假負(fù)載的場效應(yīng)管QlOl導(dǎo)通，對被老化電源進(jìn)行拉載。當(dāng)QlOl導(dǎo)通后，負(fù)載電流在取樣電阻R115、R116兩端產(chǎn)生壓降，即電流采樣信號“IS101”，由反饋電阻Rlll送到UlOl反相端。當(dāng)電流采樣信號“IS101”大于“DA1 ”的分量時(shí)，運(yùn)算放大器輸出電壓降低，使QlOl導(dǎo)通深度變淺，內(nèi)阻增大，減小負(fù)載電流，當(dāng)DAl電平一定時(shí)，運(yùn)算放大器進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，使負(fù)載電流恒定在DAl所設(shè)定的電流點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)恒流拉載功能，也就是模塊處于“CC”模式。
權(quán)利要求
1.電源老化測試的電子負(fù)載模塊，所述的電子負(fù)載模塊包括驅(qū)動(dòng)電路和作為模擬負(fù)載的一組場效應(yīng)管(MOSFET)，所述的場效應(yīng)管的源、漏極分別連接到被老化的電源的輸出端與地之間，所述的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號與所述的場效應(yīng)管的柵極相連，通過控制所述的場效應(yīng)管的柵極電流或者電壓實(shí)現(xiàn)對被老化的電源的老化測試，其特征在于:還包括對電子負(fù)載單元進(jìn)行控制的控制管理系統(tǒng)，所述的控制管理系統(tǒng)包括微處理單元、反饋電路和與上位機(jī)通信的通信接口電路； 所述的反饋電路包括測試被老化的電源的電流檢測電路和電壓檢測電路，所述的電流檢測電路和電壓檢測電路檢測的檢測結(jié)果輸入到所述的微處理器； 所述的微處理器接收到所述的反饋電路所檢測到的電流和電壓值，產(chǎn)生控制信號控制所述的驅(qū)動(dòng)電路，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述的場效應(yīng)管，使所述的模擬負(fù)載為恒流或者恒壓模式的模擬負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊，其特征在于:還包括模式切換及控制電路，所述的模式切換及控制電路由微處理器輸出的恒流或者恒壓控制信號控制； 所述的模式切換電路包括恒壓模式信號(CVPOW)輸出電路和恒流模式信號(CCPOW)輸出電路； 所述的控制電路包括恒流控制電路和恒壓控制電路，所述的恒壓控制電路包括比較器U503A，所述的比較器U503A的“ + ”端接被老化電源的輸出端(L0AD1 +)，“一”端接由所述的微處理器設(shè)置的參考電壓(DA1)，電源端與恒壓模式信號(CVPOW)相連，當(dāng)恒壓模式信號(CVPOff)有效時(shí)，比較器U503A得電工作產(chǎn)生使所述的驅(qū)動(dòng)電路在恒壓模式工作的驅(qū)動(dòng)信號接所述的驅(qū)動(dòng)電路； 所述的恒流控制電路包括運(yùn)算放大器U504A，所述的運(yùn)算放大器U504A的“ + ”端接由所述的微處理器設(shè)置的參考電壓(DAl )，所述的運(yùn)算放大器U504A的“ 一 ”端與輸出端相連構(gòu)成電壓跟隨器，電源端與所述的恒流模式信號(CCPOW)相連，當(dāng)恒流模式信號(CCPOW)有效時(shí)，產(chǎn)生使所述的驅(qū)動(dòng)電路在恒流模式工作的驅(qū)動(dòng)信號接所述的驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊，其特征在于:在所述的恒壓控制電路中，在所述的比較器U503A的“ + ”端與被老化電源的輸出端(L0ADI +)之間還設(shè)置有由電阻RlOl、R102和R103組成分壓電路，所述的電阻R102和R103并聯(lián)連接在比較器U503A的“ + ”端與地之間，電阻RlOl串接在U503A的“ + ”端與被老化電源的輸出端(LOADI +)之間。
4.根據(jù) 權(quán)利要求2所述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)電路包括運(yùn)算放大器U101，交流負(fù)反饋電容C101，M0SFET驅(qū)動(dòng)電阻R109及MOSFET柵極泄放電阻RllO ;所述的運(yùn)算放大器UlOl的同相端接所述的恒流控制電路的恒流信號輸出端或者通過單向隔離二極管DlOl接恒壓控制電路的恒壓信號輸出端，單向隔離二極管DlOl的陽極接恒壓控制電路的恒壓信號輸出端；所述的運(yùn)算放大器UlOl的反相端通過交流負(fù)反饋電容ClOl接運(yùn)算放大器UlOl的輸出端，運(yùn)算放大器UlOl的輸出端通過MOSFET驅(qū)動(dòng)電阻R109接作為假負(fù)載的MOSFET的柵極，MOSFET柵極泄放電阻RllO連接在運(yùn)算放大器UlOl的輸出端與地之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊，其特征在于:在所述的恒流控制電路或者恒壓控制電路的恒流或者恒壓信號輸出端與所述的運(yùn)算放大器UlOl的同相端相接之前還分別設(shè)置有恒流控制信號分壓電路和恒壓控制信號分壓電路； 所述的恒流控制信號分壓電路包括分壓電阻R107、R108和R105 ;所述的分壓電阻R107串接在跟隨器U504A的輸出端與運(yùn)算放大器UlOl的同相端之間，分壓電阻R108和R105并聯(lián)后連接在運(yùn)算放大器UlOl的同相端與地之間； 所述的恒壓控制信號分壓電路包括分壓電阻R104、R108和R105 ;所述的分壓電阻R104串接在單向隔離二極管DlOl的陰極與運(yùn)算放大器UlOl的同相端之間，分壓電阻R108和R105并聯(lián)后連接在運(yùn)算放大器UlOl的同相端與地之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一所述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊，其特征在于:所述的恒壓模式信號(CVPOW)輸出電路包括三極管Q503和三極管Q504，所述的三極管Q503的集電極通過限流電阻R518接所述的三極管Q504的基極，所述的三極管Q503的基級通過電阻R517接所述的微處理器，所述的三極管Q503的發(fā)射極接地，所述的三極管Q504的發(fā)射極接系統(tǒng)電源，所述的三極管Q504集電極通過限流電阻R519驅(qū)動(dòng)恒壓模式指示燈，所述的恒壓模式信號(CVPOW)由所述的三極管Q504集電極引出； 恒流模式信號(CCPOW)輸出電路包括:三極管Q505、三極管Q506和三極管Q507 ;所述的三極管Q505的基極通過限流電阻R520接微處理器，三極管Q505的發(fā)射極接地，所述的三極管Q505的集電極通過限流電阻R521接系統(tǒng)電源；所述的三極管Q506的基極與所述的三極管Q505的集電極相連，三極管Q506的發(fā)射極接地，三極管Q506的集電極通過限流電阻R522接所述三極管Q507的基極，所述三極管Q507的發(fā)射極接系統(tǒng)電源，三極管Q507集電極通過限流電阻R523驅(qū)動(dòng)恒流模式指示燈，恒流模式信號(CCPOW)由三極管Q507集電極引出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊，其特征在于:還包括智能散熱裝置，所述的智能散熱裝置包括溫度檢測裝置、風(fēng)扇控制單元和風(fēng)扇，所述的溫度檢測裝置實(shí)時(shí)檢測電子負(fù)載模塊的工作溫度，所述的溫度檢測裝置的檢測信號分兩路輸出，一路送至所述的風(fēng)扇控制單元，所述的風(fēng)扇控制單元在溫度高于45°C，啟動(dòng)風(fēng)扇，在溫度低于45°C時(shí)停止風(fēng)扇；另一路送至所述的微控制器，當(dāng)溫度高于100°C時(shí)，負(fù)載模塊停止工作，當(dāng)負(fù)載模塊溫度低于100°C時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)工作。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1 所述的電源老化測試的電子負(fù)載模塊組成的電源老化測試系統(tǒng)，該電源老化測試系統(tǒng)包括一組電源老化測試的電子負(fù)載模塊，各電源老化測試的電子負(fù)載模塊分別對被測電源進(jìn)行老化測試，其特征在于:還包括上位機(jī)，所述的上位機(jī)分別通過通信裝置與每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊相互連接，接收每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊上傳的測試狀態(tài)信息和指標(biāo)信息，并對測試狀態(tài)信息和指標(biāo)信息進(jìn)行顯示和存儲。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源老化測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的上位機(jī)與每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊之間的通信裝置為異步串行通信裝置，包括分別設(shè)置在上位機(jī)與每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊的RS - 485通信接口電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源老化測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的每個(gè)電源老化測試的電子負(fù)載模塊的系統(tǒng)電源統(tǒng)一設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明提供了電源老化測試的電子負(fù)載模塊及電源老化測試系統(tǒng)，該電源老化測試的電子負(fù)載模塊提供了一種由MCU控制的智能電子負(fù)載模塊，該系統(tǒng)采用上位機(jī)對若干這樣的電源老化測試的電子負(fù)載模塊統(tǒng)一管理，并統(tǒng)一顯示和存儲，是一種智能化的電源老化系統(tǒng)。
文檔編號G01R1/00GK103149386SQ20131006931
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者吳濤, 龐成, 黃明雄 申請人:深圳市中科源電子有限公司