CN221239051U - 电子负载、电源测试*** - Google Patents

Abstract

本申请属于电源检测技术领域，提供了一种电子负载、电源测试***，模拟负载模块根据被测电源的输出电压以及输出电流确定被测电源的输出功率，直流升降压模块将被测电源输出的直流电进行升压或者降压处理得到目标直流电，并网逆变模块将目标直流电转换为目标交流电输出至交流电网；主控模块在被测电源的输出功率小于预设功率阈值的情况下控制模拟负载模块与被测电源连接，在被测电源的输入功率等于或者大于预设功率阈值的情况下控制直流升降压模块与被测电源连接，最大限度的将被测电源输出电压进行转换和逆变后并入电网中，实现电能的回收，取代原有电子负载的电能耗散方式，具有节能减排、节省重量和体积的优点。

Description

电子负载、电源测试***

技术领域

本申请属于电源检测技术领域，尤其涉及一种电子负载、电源测试***。

背景技术

现有的电子负载一般是通过控制内部功率器件(例如MOSFET)或晶体管的导通量(量占空比大小)，依靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。在电源开发中都需要用到电子负载做测试验证，但电源输出的直流电能都会被电子负载依靠功率管的耗散功率消耗掉，造成能源浪费和产生热量。

因此，亟待一种电源测试方案，可以在实现检验电源功能的同时，还能利用并网逆变器将所接收的直流电能转化为交流电并接入到市电中，实现电能回收，助力低碳经济。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电子负载、电源测试***，旨在解决目前的电源检测方案产生热量较多、造成能量浪费的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种电子负载，与被测电源连接，所述电子负载包括：

模拟负载模块，与所述被测电源连接，用于检测所述被测电源的输出电压以及输出电流，并根据所述被测电源的输出电压以及输出电流确定所述被测电源的输出功率；

直流升降压模块，与所述被测电源连接，用于将所述被测电源输出的直流电进行升压或者降压处理得到目标直流电；

并网逆变模块，与所述直流升降压模块连接，用于接收所述目标直流电，将所述目标直流电转换为目标交流电输出至交流电网；

主控模块，分别与所述模拟负载模块、所述直流升降压模块连接，用于在所述被测电源的输出功率小于预设功率阈值的情况下控制所述模拟负载模块与所述被测电源连接，在所述被测电源的输入功率等于或者大于所述预设功率阈值的情况下控制所述直流升降压模块与所述被测电源连接。

在一个实施例中，所述模拟负载模块包括：供电单元、功率管负载单元；

所述功率管负载单元与所述主控模块连接，所述功率管负载单元受控于所述主控模块，用于根据所述主控模块提供的功率管开关信号进行导通或者关断；

所述供电单元与所述功率管负载单元、所述主控模块以及所述交流电网连接，所述供电单元用于从所述交流电网取电并生成供电电压对所述功率管负载单元和所述主控模块供电。

在一个实施例中，所述模拟负载模块还包括：输入单元和显示单元；

所述输入单元用于根据用户操作生成负载控制指令，并将所述负载控制指令发送至所述主控模块，所述主控模块根据所述负载控制指令调节所述功率管开关信号；

所述显示单元与所述主控模块连接，用于显示所述被测电源的输出电压、输出电流以及输出功率。

在一个实施例中，所述主控模块还用于根据所述负载控制指令对所述直流升降压模块和所述并网逆变模块的工作参数进行调节。

在一个实施例中，所述目标交流电的频率与所述交流电网的频率相同；所述目标交流电的相位与所述交流电网的相位相同。

在一个实施例中，所述功率管负载单元至少包括容性负载和感性负载。

在一个实施例中，所述直流升降压模块为DC-DC电路。

在一个实施例中，所述并网逆变模块为并网逆变器。

本申请实施例第二方面还提供了一种电源测试***，所述电源测试***包括：被测电源；以及上述任一项实施例所述的电子负载。

在一个实施例中，所述被测电源为开关电源。

本申请实施例的有益效果：电子负载与被测电源连接，通过模拟负载模块根据被测电源的输出电压以及输出电流确定被测电源的输出功率，直流升降压模块将被测电源输出的直流电进行升压或者降压处理得到目标直流电，并网逆变模块将目标直流电转换为目标交流电输出至交流电网；主控模块在被测电源的输出功率小于预设功率阈值的情况下控制模拟负载模块与被测电源连接，在被测电源的输入功率等于或者大于预设功率阈值的情况下控制直流升降压模块与被测电源连接，最大限度的将被测电源输出电压进行转换和逆变后并入电网中，实现电能的回收，取代原有电子负载的电能耗散方式，具有节能减排、节省重量和体积的优点。

附图说明

图1是本申请实施例提供的电子负载的示意图；

图2是本申请实施例提供的直流升降压模块220的示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

现有的电子负载一般是通过控制内部功率(MOSFET)或晶体管的导通量(量占空比大小)，依靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。在电源开发中都需要用到电子负载做测试验证，但电源输出的直流电能都会被电子负载依靠功率管的耗散功率消耗掉，造成能源浪费和产生热量。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电子负载，参见图1所示，本实施例中的电子负载与被测电源110连接，电子负载包括：模拟负载模块210、直流升降压模块220、并网逆变模块230、主控模块240。模拟负载模块210与被测电源110连接，直流升降压模块220与被测电源110连接，并网逆变模块230与直流升降压模块220连接，主控模块240分别与模拟负载模块210、直流升降压模块220连接。

模拟负载模块210用于检测被测电源110的输出电压以及输出电流，并根据被测电源110的输出电压以及输出电流确定被测电源110的输出功率；直流升降压模块220用于将被测电源110输出的直流电进行升压或者降压处理得到目标直流电；并网逆变模块230用于接收目标直流电，将目标直流电转换为目标交流电输出至交流电网120；主控模块240用于在被测电源110的输出功率小于预设功率阈值的情况下控制模拟负载模块210与被测电源110连接，在被测电源110的输入功率等于或者大于预设功率阈值的情况下控制直流升降压模块220与被测电源110连接。

在本实施例中，通过两路负载电路接入被测电源110，其中一路为模拟负载模块210，该模拟负载模块210可以在小功率负载测试的情况下接入被测电源110，对被测电源110进行测试验证，例如，模拟负载模块210可以采用现有的负载测试电路，由其内部的功率管的导通量对被测电源110进行检测，并由模拟负载模块210将被测电源110输出的直流电消耗掉，然而，由于被测电源110的输出功率小于预设功率阈值的情况下才由模拟负载模块210与被测电源110连接，此时的功率消耗较小。另一方面，采用直流升降压模块220、并网逆变模块230可以组成一路大功率负载测试电路，通过将被测电源110输出的直流电转换为对应的交流电，然后输出至交流电网120，从而在实现检测被测电源110的同时对电能进行回收，达到节能的目的。

在一个实施例中，模拟负载模块210具有完善的保护功能，具体的，对内(电子负载)保护功能和对外(被测设备)保护功能。模拟负载模块210对内包括过压保护、过流保护、过功率保护、电压反向以及过温保护中的至少一项。模拟负载模块210对外保护有包括过流保护、过功率保护、过压电压、低电压保护中的至少一项。

在一些实施例中，模拟负载模块210内还可以包括多个保护单元，例如，过压保护单元、过流保护单元、过功率保护单元、电压反向保护单元以及过温保护单元，过压保护单元用于在输入模拟负载模块210的电压大于阈值电压时实现过压保护，将输入电压降低或者关断输入电压，避免输入电压过高导致模拟负载模块210内的元器件出现损坏，过流保护单元用于在输入模拟负载模块210的电流大于阈值电流时实现过流保护，将输入电流降低或者关断输入电流，避免输入电流过高导致模拟负载模块210内的元器件出现损坏。过功率保护单元用于检测输入值模拟负载模块210的输入功率，在输入功率大于预设功率阈值的情况关断输入，电压反向保护单元用于在模拟负载模块210接入的被测电源110反向接入时对其进行保护，避免电压反向导致检测异常。过温保护单元用于检测模拟负载模块210内部的功率器件的温度，在内部功率器件的温度超过温度阈值范围的情况下可以控制输入电压关断，或者生成温度反馈信号发送至主控模块240，主控模块240根据温度反馈信号控制功率器件的导通占空比降低，达到降低温度保护器件的目的。

在一些实施例中，模拟负载模块210还可以在接入小功率的被测电源110的情况下，实现部分耗能不大或需要快速响应的功能测试如短路测试、动态负载响应测试等。

在一些实施例中，模拟负载模块210还可以具有恒流CC、恒功率CP等带载模式，动态负载响应测试，短路测试和保护等功能。

在一个实施例中，模拟负载模块210包括：供电单元、功率管负载单元。

在本实施例中，功率管负载单元与主控模块240连接，供电单元与功率管负载单元、主控模块240以及交流电网120连接，功率管负载单元受控于主控模块240，用于根据主控模块240提供的功率管开关信号进行导通或者关断；供电单元用于从交流电网120取电并生成供电电压对功率管负载单元和主控模块240供电。

在本实施例中，通过供电单元从交流电网120取电，可以确保供电单元的供电稳定性，避免被测电源110由于不稳定导致的模拟负载模块210无法正常检测，或者出现检测误差过大的问题。

在一个实施例中，模拟负载模块210还包括：输入单元和显示单元。

输入单元用于根据用户操作生成负载控制指令，并将负载控制指令发送至主控模块240，主控模块240根据负载控制指令调节功率管开关信号；显示单元与主控模块240连接，用于显示被测电源110的输出电压、输出电流以及输出功率。

在本实施例中，输入单元可根据用户的操作设置控制被测电源110接入至模拟负载模块210或者接入至直流升降压模块220，例如，模拟负载模块210和直流升降压模块220的输入端设有切换开关，该切换开关可以根据用户操作进行电源接入切换。

在一些实施例中，输入单元还可以设置负载功率值，例如，在较低的输入电压范围内，将被测电源110接入至模拟负载模块210，在较高的输入电压范围内，将被测电源110接入至直流升降压模块220。用户可以通过输入单元设置较低的输入电压范围和较高的输入电压范围。

在一些实施例中，通过输入单元还可以直流升降压模块220和并网逆变模块230做电流电压反馈控制，使输出至交流电网120的功率与用户设定的负载功率值相适配，可接收存储用户设定数据及显示实时检测数据。

在一些实施例中，为了节省成本，模拟负载模块210中可以采用现有的电子负载的功率管负载作降额处理，将其置换功率较低的功率管和减小散热片面积。并在与模拟负载模块210并联的支路上加入直流升降压模块220、并网逆变器模块和主控模块240，在被测电源110的输出功率大于预设检测功率阈值的情况下，直流升降压模块220启动工作，将被测电源110的电压转换为适合并网逆变器输入范围的直流电压；并网逆变器模块将输入直流电压转为交流电压；主控模块240根据对被测电源110负载功率需求的设置控制并网逆变器模块追踪负载需求功率点，以及调节交流电压与市电的频率及相位同步，实时将被测电源110的功率输出变送至电网中。在原有电子负载功能基础上，最大限度的将被测电源110输出电压进行转换和逆变后并入电网中，实现电能的回收，取代原有电子负载的电能耗散方式，具有节能减排、节省重量和体积的优点。

在一个实施例中，主控模块240还用于根据负载控制指令对直流升降压模块220和并网逆变模块230的工作参数进行调节。

在本实施例中，主控模块240可以通过调节直流升降压模块220的工作参数，例如，根据被测电源110的输出电压调节直流升降压模块220的升压或者降压比例，使得被测电源110输出的直流电升压或者降压至适合并网逆变模块230要求的输入电压范围。

在一些实施例中，主控模块240可以为可调电阻器，用于对直流升降压模块220的电压转换比例进行设置。

在一些实施例中，主控模块240可以为脉宽调制信号发生器，可以通过控制直流升降压模块220中的开关管的控制端的PWM信号的占空比，从而实现对对直流升降压模块220的电压转换进行调节。

在一个实施例中，目标交流电的频率与交流电网120的频率相同；目标交流电的相位与交流电网120的相位相同。

在一个实施例中，功率管负载单元至少包括容性负载和感性负载。

在一个实施例中，直流升降压模块220为DC-DC电路。

在本实施例中，DC-DC电路可以由DC-DC变换器以及其***器件组成，利用电力电子开关器件(如晶体管、MOS管、可控晶闸管等)，通过控制电路使电子开关器件周期性地“接通”和“关断”，让电力电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现电压变换以及输出电压可调和自动稳压的功能。

参见图2所示，直流升降压模块220为Buck-Boost升降压式转换电路，Buck-Boost升降压式转换电路包括第一开关管Q、第一电感Lf、第一二极管D以及第一电容Cf，其输入端Vin可以接被测电源110，输出端Vo可以接并网逆变模块230。

在一些实施例中，第一开关管Q可以为三极管或者MOS管，下面以NMOS管为例对其工作原理进行说明。

在本实施例中，直流升降压模块220包括CCM工作模式和DCM工作模式。

对于CCM工作模式：

当第一开关管Q导通时，忽略NMOS管的导通压降，第一电感Lf的电流线性增加；在此过程中，由于第一二极管D的反偏截止，因此并网逆变模块230由第一电容Cf提供能量，维持并网逆变模块230的电流输入。因此第一电感Lf的正向伏秒为：Vin×Ton；Vin为直流升降压模块220的输入电压，Ton为第一开关管Q的导通时间。

当第一开关管Q截止时，由于第一电感Lf的反电动势作用，第一电感Lf的电流不能瞬时突变，第一电感Lf通过第一二极管D、第一电容Cf、并网逆变模块230回路给第一电容Cf充电并维持并网逆变模块230的电流输入。这里忽略二极管的导通压降，因此第一电感Lf的反向伏秒为：-Vo×(T-Ton)，T为第一开关管Q的导通周期，Vo为直流升降压模块220的输出电压。

根据电感电压伏秒平衡定律可得：Vin×Ton＝-Vo×(T-Ton)，即：Vo＝Vin×(Ton/(Ton-T))。

对于DCM工作模式：

当第一开关管Q导通时，忽略NMOS管的导通压降，电感的电流线性增加；在此过程中，由于二极管D的反偏截止，因此并网逆变模块230由第一电容Cf提供能量，维持并网逆变模块230的电流输入。因此第一电感Lf的正向伏秒为：Vin×Ton。

当Q截止时，由于第一电感Lf的反电动势作用，电感的电流不能瞬时突变，电感通过D、Cf、并网逆变模块230回路给电容充电并维持并网逆变模块230的电流输入。这里忽略二极管的导通压降，因此第一电感Lf的反向伏秒为：-Vo×Td。

根据电感电压伏秒平衡定律可得：Vin×Ton＝-Vo×Td，即：Vo＝-Vin×(Ton/Td)，Td为第一电感Lf上的电流降为0的时间。

在一个实施例中，并网逆变模块230为并网逆变器。

并网逆变器除了可以将直流电转换成交流电外，其输出的交流电可以与市电的频率及相位同步，因此输出的交流电可以回到市电，由于设计难度和成本原因，并网逆变器对输入电压有范围要求，因此，可以通过直流升降压模块220使得被测电源110输出的直流电升压或者降压至适合并网逆变模块230要求的输入电压范围。

在一个实施例中，模拟负载模块210可以为型号为L280系列的电子负载测试仪。

在一个实施例中，模拟负载模块210的型号可以为63103A。

本申请实施例还提供了一种电源测试***，电源测试***包括：被测电源；以及上述任一项实施例的电子负载。

在一个实施例中，被测电源为开关电源。

本申请实施例的有益效果：电子负载与被测电源连接，通过模拟负载模块根据被测电源的输出电压以及输出电流确定被测电源的输出功率，直流升降压模块将被测电源输出的直流电进行升压或者降压处理得到目标直流电，并网逆变模块将目标直流电转换为目标交流电输出至交流电网；主控模块在被测电源的输出功率小于预设功率阈值的情况下控制模拟负载模块与被测电源连接，在被测电源的输入功率等于或者大于预设功率阈值的情况下控制直流升降压模块与被测电源连接，最大限度的将被测电源输出电压进行转换和逆变后并入电网中，实现电能的回收，取代原有电子负载的电能耗散方式，具有节能减排、节省重量和体积的优点。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子负载，与被测电源连接，其特征在于，所述电子负载包括：

模拟负载模块，与所述被测电源连接，用于检测所述被测电源的输出电压以及输出电流，并根据所述被测电源的输出电压以及输出电流确定所述被测电源的输出功率；

直流升降压模块，与所述被测电源连接，用于将所述被测电源输出的直流电进行升压或者降压处理得到目标直流电；

并网逆变模块，与所述直流升降压模块连接，用于接收所述目标直流电，将所述目标直流电转换为目标交流电输出至交流电网；

主控模块，分别与所述模拟负载模块、所述直流升降压模块连接，用于在所述被测电源的输出功率小于预设功率阈值的情况下控制所述模拟负载模块与所述被测电源连接，在所述被测电源的输入功率等于或者大于所述预设功率阈值的情况下控制所述直流升降压模块与所述被测电源连接。

2.如权利要求1所述的电子负载，其特征在于，所述模拟负载模块包括：供电单元、功率管负载单元；

所述功率管负载单元与所述主控模块连接，所述功率管负载单元受控于所述主控模块，用于根据所述主控模块提供的功率管开关信号进行导通或者关断；

所述供电单元与所述功率管负载单元、所述主控模块以及所述交流电网连接，所述供电单元用于从所述交流电网取电并生成供电电压对所述功率管负载单元和所述主控模块供电。

3.如权利要求2所述的电子负载，其特征在于，所述模拟负载模块还包括：输入单元和显示单元；

所述输入单元用于根据用户操作生成负载控制指令，并将所述负载控制指令发送至所述主控模块，所述主控模块根据所述负载控制指令调节所述功率管开关信号；

所述显示单元与所述主控模块连接，用于显示所述被测电源的输出电压、输出电流以及输出功率。

4.如权利要求3所述的电子负载，其特征在于，所述主控模块还用于根据所述负载控制指令对所述直流升降压模块和所述并网逆变模块的工作参数进行调节。

5.如权利要求4所述的电子负载，其特征在于，所述目标交流电的频率与所述交流电网的频率相同；所述目标交流电的相位与所述交流电网的相位相同。

6.如权利要求2所述的电子负载，其特征在于，所述功率管负载单元至少包括容性负载和感性负载。

7.如权利要求1所述的电子负载，其特征在于，所述直流升降压模块为DC-DC电路。

8.如权利要求1所述的电子负载，其特征在于，所述并网逆变模块为并网逆变器。

9.一种电源测试***，其特征在于，所述电源测试***包括：被测电源；以及权利要求1-8任一项所述的电子负载。

10.如权利要求9所述的电源测试***，其特征在于，所述被测电源为开关电源。