CN111693888A - 一种电源性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源性能检测装置，包括：纹波采样单元、检测控制单元和负载；纹波采样单元的输入端用于与待检测电源相连接，输出端与检测控制单元相连接，检测控制单元通过纹波采样单元采集待检测电源的纹波值；负载的输入端用于与待检测电源相连接，输出端接地，且当负载与待检测电源相连接时使待检测电源达到满载状态；检测控制单元与负载相连接，并通过采集负载两端的电平计算得到待检测电源的电压；检测控制单元基于纹波值和电压得到待检测电源的性能检测结果。该装置在检测时无需搭建，便携性较高，且对使用环境的要求较低，能够适用于对不同环境下的待检测电源的性能检测，使该电源性能检测装置基本能够满足对市场端开关电源的检测需求。

Description

一种电源性能检测装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及到一种电源性能检测装置。

背景技术

开关电源是电子设备的核心配件，基本上所有需要充电，供电的设备都必须要靠开关电源供电，而开关电源输出不正常会严重影响设备的工作性能，甚至是使用寿命。目前，开关电源能否正常工作的测试大多在生产端中的实验室中进行，具体地，通过实验室中配备的示波器、电子负载以及交流电源进行检测。

但是，由于生产端的实验室大多只用于在设计阶段的开关电源的电源检测以及生产的开关电源的部分随机检测，而正常的开关电源在进入市场端后的使用过程中也有可能出现不正常的情况，因此，市场端的开关电源也存在检测需求。但是，实验室中使用的由示波器、电气负载和交流电源等装置组成的检测***对环境的要求比较高，搭建较为复杂，无法适用于市场端的开关电源使用环境环境多变且经常需要随着开关电源的位置而拆除搭建的情形。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于解决现有技术中用于检测电源性能的检测***对使用环境的要求较高，搭建较为复杂，无法使用于市场端的开关电源的性能检测的问题。

为此，本发明提供了一种电源性能检测装置，包括：纹波采样单元、检测控制单元和负载；

所述纹波采样单元的输入端用于与待检测电源相连接，输出端与所述检测控制单元相连接，所述检测控制单元通过所述纹波采样单元采集所述待检测电源的纹波值；所述负载的输入端用于与所述待检测电源相连接，输出端接地，且当所述负载与所述待检测电源相连接时使所述待检测电源达到满载状态；所述检测控制单元与所述负载相连接，并通过采集所述负载两端的电平计算得到所述待检测电源的电压；

所述检测控制单元基于所述纹波值和所述电压得到所述待检测电源的性能检测结果。

可选地，所述纹波采样单元包括依次连接的隔直电路、低通滤波器和运算放大器，所述隔直电路的输入端用于与所述待检测电源相连接，所述运算放大器的输出端与所述检测控制单元相连接；

可选地，当所述纹波值高于预设纹波阈值，和/或所述电压未落在预设电压范围内时，得到所述待检测电源不合格的性能检测结果。

可选地，所述负载包括相串联的采样负载和可调节负载，所述检测控制单元通过采集所述采样负载两端的电平计算得到所述待检测电源的电压。

可选地，所述可调节负载为分离式隔热封装的高功率可调电阻。

可选地，电源性能检测装置还包括：

至少两个电子开关，各个所述电子开关的输入端均用于与待检测电源相连接，输出端与所述纹波采样单元和所述负载相连接；

开关控制单元，各个所述电子开关均与所述开关控制单元相连接，所述开关控制单元用于在对与某一电子开关相连接的待检测电源进行性能检测时，控制所述某一电子开关闭合。

可选地，所述开关控制单元通过IIC接口与所述检测控制单元相连接，所述开关控制单元根据所述检测控制单元的开关控制指令控制各个所述电子开关的开合。

可选地，电源性能检测装置还包括与各个所述电子开关对应设置的检测指示单元，所述检测指示单元与对应的电子开关的输出端相连接，用于在所述对应的电子开关闭合时发出指示信息。

可选地，电源性能检测装置还包括供电单元，所述供电单元用于给所述检测控制单元和所述开关控制单元供电。

可选地，所述供电单元用于给所述运算放大器提供正向偏置。

可选地，电源性能检测装置还包括检测结果输出单元，所述检测结果输出单元与所述检测控制单元相连接，用于输出所述待检测电源的性能检测结果。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的电源性能检测装置，当待检测电源与纹波采样单元的输入端相连接时，即可通过纹波采样单元采集到待检测电源的纹波值后传输至检测控制单元；当待检测电源与负载的输入端相连接时，由于负载能够使待检测电源达到满载状态，因此能够使检测控制单元通过采集负载两端的电平计算得到待检测电源满载状态下的电压，而使检测控制单元能够基于待检测电源的纹波值和待检测电源满载状态的电压得到所述待检测电源的性能检测结果。因此，通过本发明提供的电源性能检测装置，只要将待检测电源接入该装置(具体地，接入该装置中纹波采样单元和负载的输入端)即可实现对待检测电源的性能检测，无需进行检测装置的搭建且便携性较高，能够，适用于对不同位置处的待检测电源的性能检测；同时，由于该检测装置中的各个单元均对使用环境的要求较低，因此，该装置也适用于对不同环境下的待检测电源的性能检测；因此，该电源性能检测装置基本能够满足对市场端开关电源的检测需求。

2、本发明提供的电源性能检测装置，通过将纹波采样单元设置为依次连接的隔直电路、低通滤波器和运算放大器，使得当待检测电源与纹波采样单元中的隔直电路的输入端相连接时，通过隔直电路滤除待检测电源输出电压中的直流分量，再通过纹波采样单元中的低通滤波电路滤除大多由于噪声影响产生的高频分量，得到待检测电源输出电压中的纹波，并通过运算放大器放大后传输至检测控制单元，使检测控制单元能够采集到待检测电源的纹波值，实现结构简单且对使用环境的要求较低。

3、本发明提供的电源性能检测装置，通过将可调节负载设置为分离式隔热封装的高功率可调电阻，使可调负载在检测过程中产生的热量不会散至电源检测装置的表面，烫到或者烫伤该装置的使用者，提高该装置的使用体验以及使用安全性。

4、本发明提供的电源性能检测装置，通过设置至少两个电子开关，且各个电子开关的的输入端均用于与待检测电源相连接，输出端均与纹波采样单元和负载相连接，使该检测装置能够同时连接的待检测电源能够对应于电子开关的数量扩展至至少两个；并通过设置于各个电子开关相连接，用于控制各个电子开关的开合的开关控制单元，当对与某一电子开关连接的待检测电源进行性能检测时，控制该某一电子开关闭合(其他电子开关处于开启状态)即可，使得该检测装置可以同时接入至少两个待检测电源(对应于电子开关的数量)后，依次对各个待检测电源进行性能检测而不冲突；而检测工作的集中进行(待检测电源的接入、检测和断开均集中进行)能够提高检测效率，因此，该检测装置能够提高在同时需要检测的待检测电源为至少两个时的性能检测效率。

5、本发明提供的电源性能检测装置，通过将开关控制单元通过IIC接口与检测控制单元相连接，使开关控制单元能够根据检测控制单元的开关控制指令控制各个电子开关的开合，使该检测装置的主动控制单元仅有检测控制单元一个，使用者仅通过检测控制单元就可以控制整个电源性能检测装置的运行，进一步提高了该装置的使用便利性。

6、本发明提供的电源性能检测装置，通过设置与各个电子开关相对应的检测指示单元，且检测指示单元与对应的电子开关的输出端相连接，使检测指示单元能够在对应的电子开关闭合时发出指示信息，从而指示正在进行检测的待检测电源，使该装置的使用者对各个待检测电源的检测结果有一个直观的了解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电源性能检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种电源性能检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子开关和开关控制单元的连接示意图；

附图标记说明：

1-纹波采样单元；11-隔直电路；12-低通滤波器；13-运算放大器；

2-检测控制单元；3-负载；4-电子开关；5-开关控制单元；6-检测结果输出单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供了一种电源性能检测装置，如图1所示，包括：纹波采样单元1、检测控制单元2和负载3。

在本实施例中，如图1所示，纹波采样单元1的输入端用于与待检测电源相连接(也即，图1中的U_O端口用于与待检测电源相连接)，输出端与检测控制单元2相连接，检测控制单元2通过纹波采样单元1采集待检测电源的纹波值。

在本发明实施例中，如图2所示，纹波采样单元1包括隔直电路11、低通滤波器12和运算放大器13，其中，隔直电路11、低通滤波电路12和运算放大器13依次连接，且隔直电路11的输入端用于与待检测电源相连接(也即，图2中的U_O端口用于与待检测电源相连接)，运算放大器13的输出端与检测控制单元2相连接。在本实施例中，隔直电路11可以为隔直电容；低通滤波器12可以为L型滤波器、倒L型滤波器、T型滤波器或者Π型滤波器中的任意一种，且低通滤波器12可以为一阶低通滤波器或者二阶低通滤波器，在此不做任何限制(本发明实施例中以低通滤波器12为图2中的L型一阶低通滤波器为例进行示出)；运算放大器13可以为反转放大器或者非反转放大器中的任意一种(本发明实施例中以运算放大器13为图2中的非反转放大器，也即同向比例运算放大器为例进行示出)。

在本发明实施例中，为了提高电源性能检测装置的可应用范围，适用于各个应用场景下待检测电源的性能检测对运算放大器13不同放大倍数的需求，提高纹波值的检测精度，图2所示的运算放大器13中的电阻均可以使用可调节电阻。

在本发明实施例中，检测控制单元2在接收到经过运算放大器13放大后的低频交流分量(也即纹波)时，根据运算放大器13的放大倍数将还原成经过放大之前的数值，从而得到待检测电源的实际纹波值。

在本发明实施例中，为了使待检测电源的输出电压中经过隔直电路11和低通滤波器12滤除后的低频交流分量(也即纹波)，能够尽快给低通滤波器12中的电容完成充电，从而达到纹波的峰值电压，使检测控制单元2能够尽快采集到的待检测电源的纹波值，如图2所示，还可以在隔直电路11的输出端和低通滤波器12的输入端之间连接一单向二极管，具体地，单向二极管的正极与隔直电容的输出端相连接，单向二极管的负极与低通滤波器12中的电容和电阻的输入端相连接。

在本发明实施例中，当隔直电路11的输出端和低通滤波器12的输入端之间连接有单向二极管时，如图2所示，低通滤波电路12中的电容可以为有极电容，且有极电容的正极与单向二极管的负极以及低通滤波电路12中的电阻相连接，有极电容的负极接地。

在本发明实施例中，如图1所示，负载3的输入端用于与待检测电源相连接(也即，图1中的U_O端口用于与待检测电源相连接)，输出端接地，且当负载3与待检测电源相连接时使待检测电源达到满载状态，具体地，负载3可以为一个负载或者多个串联负载或者多个并联负载，只要负载3能够使待检测电源达到满载状态即可，在此不做任何限制(图1以负载3包括两个串联负载为例进行示出)；检测控制单元2与负载3相连接，并通过采集负载3两端的电平计算得到待检测电源的电压，具体地，当负载3为一个负载或者多个并联负载时，待检测电源的电压可以直接通过计算负载3两端的电平差值得到，当负载3为多个串联负载时，可以通过采集计算其中一个负载3的电平差值(如图1所示中的电平U_a和电平U_b之间的差值)，并根据该多个串联负载中各个负载的阻值计算得到。在这里，需要说明的是，本发明实施例中的待检测电源的电压均是指待检测电源在满载状态下的电压值。

在本发明实施例中，检测控制单元2基于纹波值和电压得到待检测电源的性能检测结果，具体地，当纹波值高于预设纹波阈值，或者电压未落在预设电压范围内，或者纹波值高于预设纹波阈值且电压未落在预设电压范围时，得到待检测电源不合格的性能检测结果。

在本发明实施例中，为了使电源检测装置能够正常运行，本领域技术人员应当可以理解，电源检测装置还包括供电单元，该供电单元用于给检测控制单元2供电，且该供电单元也可以同时用于给运算放大器13提供正向偏置，具体地，供电单元可以为现有的任意一种直流电源，在此不作任何限制，当然，为了提高电源检测装置的使用便利性(无需在使用一定时间后进行供电单元的更换)，供电单元可以使用可充电电源。

本发明实施例中的电源性能检测装置，当待检测电源与纹波采样单元1的输入端相连接时，即可通过纹波采样单元1中的隔直电路11滤除待检测电源输出电压中的直流分量，再通过纹波采样单元1中的低通滤波电路12滤除大多由于噪声影响产生的高频分量，得到待检测电源输出电压中的纹波，并通过运算放大器13放大后传输至检测控制单元2，使检测控制单元2能够采集到待检测电源的纹波值；当待检测电源与负载3的输入端相连接时，由于负载3能够使待检测电源达到满载状态，因此能够使检测控制单元2通过采集负载3两端的电平计算得到待检测电源满载状态下的电压，而使检测控制单元2能够基于待检测电源的纹波值和待检测电源满载状态的电压得到所述待检测电源的性能检测结果。因此，通过本发明提供的电源性能检测装置，只要将待检测电源接入该装置(具体地，接入该装置中纹波采样单元1和负载3的输入端)即可实现对待检测电源的性能检测，无需进行检测装置的搭建且便携性较高，能够适用于对不同位置处的待检测电源的性能检测；同时，由于该检测装置中的各个单元均对使用环境的要求较低，因此，该装置也适用于对不同环境下的待检测电源的性能检测；因此，该电源性能检测装置基本能够满足对市场端开关电源的检测需求。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，当负载3为多个串联负载时，如图2所示，负载3可以包括相串联的采样负载和可调节负载，检测控制单元2通过采集采样负载3两端的电平(也即，图2中的电平U_a和电平U_b)计算得到待检测电源的电压，且在本发明实施例中，为了使可调负载在检测过程中产生的热量不会散至电源检测装置的表面，烫到或者烫伤该装置的使用者，提高该装置的使用体验以及使用安全性，可以将可调节负载设置为分离式隔热封装的高功率可调电阻。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，为了使电源性能检测装置能够提高在同时需要检测的待检测电源为至少两个时的性能检测效率，电源检测装置还可以包括：至少两个电子开关4和开关控制单元5。

在本发明实施例中，至少两个电子开关4中的各个电子开关4的输入端均用于与待检测电源相连接，输出端与纹波采样单元1和负载3相连接(图3以电子开关4的数量为6进行示出，也即，图3中的端口U_i1～U_i6均用于与待检测电源相连接，6个U_O端口均与图1(或者图2)中的U_O端口相连接)；各个电子开关4均与开关控制单元5相连接，开关控制单元5用于在对与某一电子开关4相连接的待检测电源进行性能检测时，控制该某一电子开关4闭合。在本发明实施例中，电子开关4可以为MOS管或者继电器等任意一种能够采用控制单元远程控制的电子开关4(本发明实施例中以电子开关4为图3中的MOS管为例进行示出)，且当电子开关4可以为MOS管时，MOS管(NMOS或者PMOS)的D极和S极中的哪一极作为输入，哪一极作为输出，哪一极与开关控制单元5相连接均属于现有技术，在此不再赘述。具体地，电子开关4的具体数量可以根据电源性能检测场景的各个应用场景中，需要同时检测的待检测电源的数量进行设置，在此不做任何限制。

在这里，需要说明的是，待检测电源的电压经过MOS管后的损耗较小，因此，待检测电源经过MOS管后的输出电压仍然可以认为是待检测电源的电压，当然，为了提高检测精度，也可以通过多次试验确定待检测电源的电压经过MOS管后的损耗值，并将该损耗值输入检测控制单元2中，使检测单元计算待检测单元的电压时加上该损耗值。

在本发明实施例中，为了使电源检测装置能够正常运行，本领域技术人员应当可以理解，电源检测装置还包括供电单元，该供电单元用于给检测控制单元2和开关控制单元5供电，且该供电单元也可以同时用于给运算放大器13提供正向偏置，具体地，供电单元可以为现有的任意一种直流电源，在此不作任何限制，当然，为了提高电源检测装置的使用便利性(无需在使用一定时间后进行供电单元的更换)，供电单元可以使用可充电电源。

在本发明实施例中，为了能够使至少两个待检测电源均能够在检测时达到满载状态，因此，负载3至少包括一个可调节负载，且至少两个待检测电源达到满载状态时的负载值均落在所有负载3的可调节总值范围内，在完成一个待检测电源的检测后(控制该待检测电源对应的电子开关4断开后)，开始进行下一个待检测电源的检测前(控制该待检测电源对应的电子开关4闭合前)，需要对可调节负载的负载值进行调节。

在本发明实施例中，如图3所示，还可以在开关控制单元5和MOS管之间设置三极管，以使开关控制单元5的输出电平经过三极管的放大之后传输至MOS管。

本发明实施例中的电源性能检测装置，通过设置至少两个电子开关4，且各个电子开关4的的输入端均用于与待检测电源相连接，输出端均与纹波采样单元1和负载3相连接，使该检测装置能够同时连接的待检测电源能够对应于电子开关4的数量扩展至至少两个；并通过设置于各个电子开关4相连接，用于控制各个电子开关4的开合的开关控制单元5，当对与某一电子开关4连接的待检测电源进行性能检测时，控制该某一电子开关4闭合(其他电子开关4处于开启状态)即可，使得该检测装置可以同时接入至少两个待检测电源(对应于电子开关4的数量)后，依次对各个待检测电源进行性能检测而不冲突；而检测工作的集中进行(待检测电源接入电源性能检测装置、对待检测电源进行检测和将待检测电源从电源性能检测装置上断开均集中进行)能够提高检测效率，因此，该检测装置能够提高在同时需要检测的待检测电源为至少两个时的性能检测效率。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，为了使电源性能检测装置能够在同时连接有多个待检测电源时，指示正在进行检测的待检测电源，使该装置的使用者对各个待检测电源的检测结果有一个直观的了解，本发明实施例中的电源性能检测装置还包括与各个电子开关4对应设置的检测指示单元，该检测指示单元与对应的电子开关4的输出端相连接，用于在对应的电子开关4闭合时发出指示信息。具体地，检测指示单元可以为如图3所示的发光二极管，也可以为灯泡等其他发光元件。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，为了使该检测装置的主动控制单元仅有检测控制单元2一个，使用者仅通过检测控制单元2就可以控制整个电源性能检测装置的运行，进一步提高该装置的使用便利性，可以将开关控制单元5通过IIC接口与检测控制单元2相连接，使开关控制单元5能够根据检测控制单元2的开关控制指令控制各个电子开关4的开合，具体地，如图1-图3所示，开关控制单元5通过SDA接口和SCK接口与检测控制单元2相连接。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，为了能够使使用者能够直接获取待检测电源的性能检测结果，如图3所示，电源性能检测装置还可以包括检测结果输出单元6，且该检测结果输出单元6用于输出待检测电源的检测结果的同时，还可以在待检测电源的检测结果为不合格时，输出语音或者文字的警示信息。具体地，该检测结果输出单元6可以为集成了语音模块的显示屏，也可以为单独的显示屏和蜂鸣器等。此外，上述显示屏还可以为触摸屏，则其还可以作为信息输入装置将预设纹波阈值、预设电压范围以及损耗值等写入检测控制单元2，当然，上述数值也可以使用现有的任意一种输入方式写入检测控制单元2，此处仅是一个可能实现方式的例举，不应当构成对本发明的任何限制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种电源性能检测装置，其特征在于，包括：纹波采样单元、检测控制单元和负载；

所述纹波采样单元的输入端用于与待检测电源相连接，输出端与所述检测控制单元相连接，所述检测控制单元通过所述纹波采样单元采集所述待检测电源的纹波值；

所述负载的输入端用于与所述待检测电源相连接，输出端接地，且当所述负载与所述待检测电源相连接时使所述待检测电源达到满载状态；所述检测控制单元与所述负载相连接，并通过采集所述负载两端的电平计算得到所述待检测电源的电压；

所述检测控制单元基于所述纹波值和所述电压得到所述待检测电源的性能检测结果。

2.根据权利要求1所述的电源性能检测装置，其特征在于，所述纹波采样单元包括依次连接的隔直电路、低通滤波器和运算放大器，所述隔直电路的输入端用于与所述待检测电源相连接，所述运算放大器的输出端与所述检测控制单元相连接。

3.根据权利要求1所述的电源性能检测装置，其特征在于，当所述纹波值高于预设纹波阈值，和/或所述电压未落在预设电压范围内时，得到所述待检测电源不合格的性能检测结果。

4.根据权利要求1所述的电源性能检测装置，其特征在于，所述负载包括相串联的采样负载和可调节负载，所述检测控制单元通过采集所述采样负载两端的电平计算得到所述待检测电源的电压。

5.根据权利要求4所述的电源性能检测装置，其特征在于，所述可调节负载为分离式隔热封装的高功率可调电阻。

6.根据权利要求4所述的电源性能检测装置，其特征在于，还包括：

至少两个电子开关，各个所述电子开关的输入端均用于与所述待检测电源相连接，输出端与所述纹波采样单元和所述负载相连接；

开关控制单元，各个所述电子开关均与所述开关控制单元相连接，所述开关控制单元用于在对与某一电子开关相连接的待检测电源进行性能检测时，控制所述某一电子开关闭合。

7.根据权利要求6所述的电源性能检测装置，其特征在于，所述开关控制单元通过IIC接口与所述检测控制单元相连接，所述开关控制单元根据所述检测控制单元的开关控制指令控制各个所述电子开关的开合。

8.根据权利要求6或7所述的电源性能检测装置，其特征在于，还包括与各个所述电子开关对应设置的检测指示单元，所述检测指示单元与对应的电子开关的输出端相连接，用于在所述对应的电子开关闭合时发出指示信息。

9.根据权利要求6或7所述的电源性能检测装置，其特征在于，还包括供电单元，所述供电单元用于给所述检测控制单元和所述开关控制单元供电。

10.根据权利要求9所述的电源性能检测装置，其特征在于，所述供电单元用于给所述运算放大器提供正向偏置。

11.根据权利要求1-10任一项所述的电源性能检测装置，其特征在于，还包括检测结果输出单元，所述检测结果输出单元与所述检测控制单元相连接，用于输出所述待检测电源的性能检测结果。

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