CN101135986B - 接口功率消耗测试卡 - Google Patents

Abstract

一种接口功率消耗测试卡，包括一符合相应接口规格的电路板及一设置于所述电路板的负载模拟装置，所述负载模拟装置包括一提供可调输出电压的稳压装置及一接收所述可调输出电压并用于消耗功率的负载装置，所述稳压装置包括一稳压器，所述稳压器包括一输入端、一用于输出所述可调输出电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端还连接若干并联的第一电阻的共同连接端，每一并联的第一电阻的阻值不相同，所述直流电源的负极连接一第一开关，所述第一开关的掷刀选择性地与所述第一电阻之一的另一端连接。

Description

接口功率消耗测试卡 

技术领域

本发明涉及一种测试卡，特别涉及一种接口功率消耗测试卡。 

背景技术

在电子***的研发过程中，可靠度测试是确保产品品质的重要关卡，其中一项即是***接口的功率满载测试。下面以PCI Express接口为例说明。 

PCI Express是新一代的总线接口。英特尔公司于2001年提出要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代I/O总线技术。随后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开始起草新技术的规范，并在2002年完成，对其正式命名为PCIExpress。 

PCI Express采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI Express的双单工连接能提供更高的传输速率和质量。 

PCI Express的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16(X2模式将用于内部接口而非插槽模式)。较短的PCI Express卡可以***较长的PCI Express插槽中使用。PCI Express接口能够支持热拔插。PCIExpress卡支持的三种电压分别为+3.3V、3.3Vaux(辅助电源)以及+12V。用于取代AGP接口的PCI Express接口位宽为X16，将能够提供5GB/s的带宽，即便有编码上的损耗但仍能够提供约为4GB/s左右的实际带宽，远远超过AGP X8的2.1GB/s的带宽。PCI Express不仅可以用于南桥和其他设备的连接，也可以延伸到芯片组间的连接，甚至也可以用于连接图形芯片。这样整个PC的I/O***将重新统一起来，将更进一步的简化PC***，增加PC的可移植性和模块化。

目前PCI Express多用于服务器及个人电脑上，在产品测试过程中有一项压力测试，需要将PCI Express接口插接上PCI Express测试卡进行功率满载测试。现有技术是用符合PCI Express规范的显卡、网卡等作为测试卡来进行功率满载测试，但是由于这些显卡、网卡等产品的功率都是预先设定的，而PCI Express具有多个接口规范，各个接口规范的最大额度功率是不同的，所以在实际测试过程中PCI Express接口并不能达到真正的满载测试，造成测试不准确；而且测试不同的PCI Express接口需要换插上不同的PCI Express测试卡，造成测试不便。 

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种接口功率消耗测试卡。 

一种接口功率消耗测试卡，包括一符合相应接口规格的电路板及一设置于所述电路板的负载模拟装置，所述负载模拟装置包括一提供可调输出电压的稳压装置及一接收所述可调输出电压并用于消耗功率的负载装置，所述稳压装置包括一稳压器，所述稳压器包括一输入端、一用于输出所述可调输出电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端还连接若干并联的第一电阻的共同连接端，每一并联的第一电阻的阻值不相同，所述直流电源的负极连接一第一开关，所述第一开关的掷刀选择性地与所述第一电阻之一的另一端连接。 

一种接口功率消耗测试卡，包括一符合相应接口规格的电路板及一设置于所述电路板的负载模拟装置，所述负载模拟装置包括一提供一输出电压的稳压装置及一接收所述输出电压并用于消耗功率的负载装置，所述负载装置可根据待测接口所需的最大功率接入不同阻值的负载，所述稳压装置包括一稳压器，所述稳压器包括一输入端、一用于输出所述输出电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端与所述直流电源的负极之间连接一第一电阻。 

一种接口功率消耗测试卡，包括一符合相应接口规格的电路板及一设置于所述电路板的负载模拟装置，所述负载模拟装置包括一提供可调输出电压的稳压装置及一接收所述可调输出电压并用于消耗功率的负载装置，所述负 载装置可根据待测接口所需的最大功率接入不同阻值的负载，所述稳压装置包括一稳压器，所述稳压器包括一输入端、一用于输出所述可调输出电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端还连接若干并联的第一电阻的共同连接端，每一并联的第一电阻的阻值不相同，所述直流电源的负极连接一第一开关，所述第一开关的掷刀选择性地与所述第一电阻之一的另一端连接。 

相较现有技术，所述接口功率消耗测试卡可通过所述负载模拟装置模拟待测接口所需的最大功率，测试准确且方便。 

附图说明

下面参照附图结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。 

图1为本发明接口功率消耗测试卡的较佳实施方式的立体图。 

图2为本发明接口功率消耗测试卡的负载模拟装置的电路图。 

具体实施方式

请参照图1及图2，本发明接口功率消耗测试卡的较佳实施方式以PCIExpress接口为例进行说明，其包括一符合PCI Express接口规格的PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)10及一设置在所述PCB10内的负载模拟装置20。所述接口功率消耗测试卡可插置于一电路板上的PCI Express插槽12对其消耗功率进行模拟测试。 

所述负载模拟装置20包括一稳压装置22及一负载装置24。所述稳压装置22包括一稳压器26及一晶体管Q1，本实施方式中所述稳压器26是由美国LINEAR公司生产的型号为LM338的可调三端稳压器。所述稳压器26包括一输入端V_IN、一输出端V_OUT及一调节端ADJ。 

所述稳压器26的输入端V_IN及输出端V_OUT之间接入一第一稳压二极管D1，所述第一稳压二极管D1的正极与所述输出端V_OUT连接，负极与所述输入端V_IN连接。所述稳压器26的输出端V_OUT及调节端ADJ之间并联一电阻R1及一第二稳压二极管D2。所述第二稳压二极管D2的正极与所述调节端ADJ连接，负极与所述输出端V_OUT连接。所述稳压器26的输入端V_IN接入一直流电源V1的正极，所述直流电源V1由一待测PCI Express接口12提供。所述直流电源V1并联接入一第一电容C1用以滤除杂讯。所述稳压器26的调节端ADJ通过一第二电容C2接入所述直流电源V1的负极。所述稳压器26的调节端ADJ还连接若干并联的第一电阻Rn的共同连接端，每一并联的第一电阻Rn的另一端为触点，且每一并联的第一电阻Rn的阻值不相同。所述直流电源V1的负极连接一第一开关K1，当所述第一开关K1的掷刀与其中一第一电阻Rn的另一端连接时，所述第一电阻Rn即被接入电路。所述稳压器26的输出端V_OUT通过一第三电容C3接入所述直流电源V1的负极。所述第二电容C2及所述第三电容C3用来进行充放电，可以提高纹波抑制比。所述第一稳压二极管D1及所述第二稳压二极管D2用来防止所述第二电容C2及所述第三电容C3在放电过程中损坏所述稳压器26。所述晶体管Q1的集电极与所述直流电源V1的正极连接，基极与所述稳压器26的输出端V_OUT连接。 

所述负载装置24包括一第四电容C4、若干并联的第二电阻Rm及一第二开关K2。所述晶体管Q1的发射极通过所述第四电容C4接入所述直流电源V1的负极，所述第四电容C4用以滤波。所述晶体管Q1的发射极还接入所述若干并联的第二电阻Rm的共同连接端，每一并联的第二电阻Rm的另 一端为触点，且每一并联的第二电阻Rm的阻值不相同。所述直流电源V1的负极连接所述第二开关K2，当所述第二开关K2的掷刀与其中一第二电阻Rm的另一端连接时，所述第二电阻Rm即被接入电路。 

根据所述稳压器26的工作特点，所述稳压器26的输入端V_IN在接入所述直流电源V1后，所述输出端V_OUT及所述调节端ADJ之间产生1.25伏的参考电压。假设所述第一开关K1将其中一个第一电阻Rn接入电路，所述输出端V_OUT此时的电压为V2，则根据分压电路特点有下列等式： 

$V2\×\frac{R1}{R1+\mathrm{Rn}}=1.25---\left(1\right)$

根据等式(1)变形有： 

$V2=1.25\×(1+\frac{\mathrm{Rn}}{R1})---\left(2\right)$

即所述稳压器26提供一稳定的输出电压。 

假设所述晶体管Q1的发射极电压为V3，此时所述晶体管Q1的基极与所述稳压器26的输出端V_OUT连接，所以所述晶体管Q1的基极电压为V2，此时所述晶体管Q1导通，则根据晶体管的工作特点并结合等式(2)： 

$V3=1.25\×(1+\frac{\mathrm{Rn}}{R1})-0.7---\left(3\right)$

假设第二开关K2将其中一个第二电阻Rm接入电路，则所述第二电阻Rm即为输出负载，加在所述第二电阻Rm上的负载电压即为V3。当某种原因(比如所述第二开关K2切换接入另一第二电阻Rm时，由于负载电流不变而负载电阻发生变化)导致所述负载电压V3下降(或升高)时，所述晶体管Q1的基极、发射极间的电压升高(或下降)，从而导致所述晶体管Q1的集电极、发射极间的电压下降(或升高)，由于所述晶体管Q1的集电极与所述直流电源V1连接，即所述晶体管Q1的集电极电压恒定，导致所述负载电压V3升高(或下降)，从而达到稳定输出负载电压V3的目的。 

假设所述第二电阻Rm在电压V3时产生的功率为P，则根据功率公式并结合等式(3)，有： 

$P=\frac{{\left(V3\right)}^2}{\mathrm{Rm}}=\frac{{\[1.25\×(1+\frac{\mathrm{Rn}}{R1})-0.7\]}^2}{\mathrm{Rm}}---\left(4\right)$

由于所述电阻R1的阻值恒定，待测PCI Express接口的最大功率已知， 所述第二电阻Rm、第一电阻Rn的阻值即可根据公式(4)换算出来(可预先设定第二电阻Rm的阻值为500欧姆，再计算第一电阻Rn的阻值)。通过所述第一开关K1及所述第二开关K2将所需的第二电阻Rm、第一电阻Rn接入电路即可得到所需的功率P。 

将所需的第二电阻Rm、第一电阻Rn接入电路即可满足测试时不同的PCI Express接口所需的最大功率，且不用另外换插测试卡，测试准确且方便。 

本实施方式所述稳压装置22也可不包括所述晶体管Q1，即所述稳压器26的输出端V_OUT直接与所述并联的第二电阻Rm的共同连接端连接，此时所述输出端V_OUT的电压V2即为负载的输出电压。 

本实施方式所述第二电阻Rm、第一电阻Rn的数量可根据需要设定，例如可只接入一个第二电阻Rm和若干个第一电阻Rn，也可接入一个第一电阻Rn和若干个第二电阻Rm。

Claims (9)

1.一种接口功率消耗测试卡，包括一符合相应接口规格的电路板及一设置于所述电路板的负载模拟装置，所述负载模拟装置包括一提供可调输出电压的稳压装置及一接收所述可调输出电压并用于消耗功率的负载装置，所述稳压装置包括一稳压器，所述稳压器包括一输入端、一用于输出所述可调输出电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端还连接若干并联的第一电阻的共同连接端，每一并联的第一电阻的阻值不相同，所述直流电源的负极连接一第一开关，所述第一开关的掷刀选择性地与所述第一电阻之一的另一端连接。

2.如权利要求1所述的接口功率消耗测试卡，其特征在于：所述稳压装置包括一稳压器及一晶体管，所述稳压器包括一输入端、一用于输出一稳定电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端还连接若干并联的第一电阻的共同连接端，每一并联的第一电阻的阻值不相同，所述直流电源的负极连接一第一开关，所述第一开关的掷刀选择性地与所述第一电阻之一的另一端连接，所述晶体管的集电极与所述直流电源的正极连接，基极与所述稳压器的输出端连接，所述晶体管的发射极输出所述可调输出电压。

3.如权利要求2所述的接口功率消耗测试卡，其特征在于：所述负载装置包括一第二电阻，所述可调输出电压接入所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端与所述直流电源的负极连接。

4.一种接口功率消耗测试卡，包括一符合相应接口规格的电路板及一设置于所述电路板的负载模拟装置，所述负载模拟装置包括一提供一输出电压的稳压装置及一接收所述输出电压并用于消耗功率的负载装置，所述负载装置可根据待测接口所需的最大功率接入不同阻值的负载，所述稳压装置包括一稳压器，所述稳压器包括一输入端、一用于输出所述输出电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端与所述直流电源的负极之间连接一第一电阻。

5.如权利要求4所述的接口功率消耗测试卡，其特征在于：所述稳压装置包括一稳压器及一晶体管，所述稳压器包括一输入端、一用于输出一稳定电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端与所述直流电源的负极之间连接一第一电阻，所述晶体管的集电极与所述直流电源的正极连接，基极与所述稳压器的输出端连接，所述晶体管的发射极输出所述输出电压。

6.如权利要求5所述的接口功率消耗测试卡，其特征在于：所述负载装置包括若干并联的第二电阻及一第二开关，所述输出电压接入所述若干并联的第二电阻的共同连接端，每一并联的第二电阻的阻值不相同，所述直流电源的负极连接所述第二开关，所述第二开关的掷刀选择性地与所述第二电阻之一的另一端连接。

7.一种接口功率消耗测试卡，包括一符合相应接口规格的电路板及一设置于所述电路板的负载模拟装置，所述负载模拟装置包括一提供可调输出电压的稳压装置及一接收所述可调输出电压并用于消耗功率的负载装置，所述负载装置可根据待测接口所需的最大功率接入不同阻值的负载，所述稳压装置包括一稳压器，所述稳压器包括一输入端、一用于输出所述可调输出电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端还连接若干并联的第一电阻的共同连接端，每一并联的第一电阻的阻值不相同，所述直流电源的负极连接一第一开关，所述第一开关的掷刀选择性地与所述第一电阻之一的另一端连接。

8.如权利要求7所述的接口功率消耗测试卡，其特征在于：所述稳压装置包括一稳压器及一晶体管，所述稳压器包括一输入端、一用于输出一稳定电压的输出端及一调节端，所述稳压器的输入端接入一直流电源的正极，所述稳压器的输出端及调节端之间连接一电阻，所述稳压器的调节端还连接若干并联的第一电阻的共同连接端，每一并联的第一电阻的阻值不相同，所述直流电源的负极连接一第一开关，所述第一开关的掷刀选择性地与所述第一电阻之一的另一端连接，所述晶体管的集电极与所述直流电源的正极连接，基极与所述稳压器的输出端连接，所述晶体管的发射极输出所述可调输出电压。

9.如权利要求8所述的接口功率消耗测试卡，其特征在于：所述负载装置包括若干并联的第二电阻及一第二开关，所述可调输出电压接入所述若干并联的第二电阻的共同连接端，每一并联的第二电阻的阻值不相同，所述直流电源的负极连接所述第二开关，所述第二开关的掷刀选择性地与所述第二电阻之一的另一端连接。

Images