专利名称：变换器的测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种变换器的测试装置及其测试方法，特别涉及一种用以测试变换器的电气品质的测试装置及其测试方法。
背景技术：
变换器(inverter)是一种将直流电源转换为交流电源(DC/AC)的电源转换器，目前普遍应用于液晶显示器的背光模组，用以驱动产生背光光源的高压气体放电灯(如冷阴极萤光灯，CCFL)。由于大尺寸液晶显示器的快速发展，其背光模组所使用的灯管数量也逐渐增加，现今LCD变换器的产品趋势是向多个灯管(用于LCD TV)与LIPS(适配器+变换器的二合一)机种发展。随着灯管数量的增加，以及灯管尺寸的加长，其驱动电路也更为复杂，为了确保产品品质，相关电气品质的测试越来越受到制造商的重视。
台湾发明专利公告第I224682号的“电压变频器的测试装置”公开了一种电压变频器(Inverter)的测试装置，该装置包括一电源供应模组，用来提供该测试装置所需的电源；一电压变频器驱动模组，用来提供驱动电压变频器的电源及调整输出信号的大小；一负载模组，具有仿真单灯管到多个灯管负载环境的假性负载，利用这种测试装置可以解决单个灯管到多个灯管负载的电压变频器的测试问题，而模组化的设计可根据客户的需求而变更所需的测试功能。
可是该技术只公开了硬件的测试装置，对于如何利用计算机程序进行自动化测试的步骤及其方法，则没有任何的技术公开。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述缺陷，为避免该缺陷的存在，本发明提供了一种用以测试变换器的电气品质的测试装置及其测试方法。
为此，根据本发明的一种变换器的测试装置，包括一测试平台，用以搭载被测的变换器；一电源供应单元，用以提供该变换器所需的电源；一供应电流侦测单元，用以获取该电源的供应电流信号；一负载平台，用以搭载测试用的负载，该负载的输入端与该变换器的二次侧连接，该负载的输入端连接一信号信道Vchn(n＝1～n)，该负载的输出端与一电流取样信道Ichn(n＝1～n)连接，以便获取一消耗电流信号I2；一可控制的电源切换器，连接于该电源供应单元与该变换器的一次侧之间，用以开启或切断提供给该变换器的电源；一电流/电压侦测单元，用以分别从该电流取样信道Ichn(n＝1～n)获取该负载的消耗电流信号I2，并从该信号信道Vchn获取该负载的输入端的电压信号Vin；一主程序处理装置，负责测试程序的控制以及数据的运算处理，该主程序处理装置内载有测试程序，可通过一控制线对该电源供应单元、该可控制的电源切换器以及该多任务选择器发出控制指令，用以对该变换器进行不平衡电流比较、相位比较、电流/电压准位偏置性测试以及熔化热能测量等项目的测试与记录；一信号转换单元，用以将该供应电流信号I1、消耗电流信号I2以及电压信号Vin转换为对应的数字信号，然后通过一数据总线传送至该主程序处理装置进行数据的运算处理；以及一多任务选择器，由该主程序处理装置控制，用以选择性地将该供应电流信号I1、消耗电流信号I2以及电压信号Vin传送至该信号转换单元。
此外，本发明还提供了一种变换器的测试方法，其利用测试装置提供单个或多个负载的测试环境，通过主程序处理装置内载的测试程序用以对变换器进行不平衡电流比较、相位比较、电流/电压准位偏置性以及熔化热能等项目的电气品质测试。
因此，本发明具有如下优点，即，利用计算机程序进行自动化测试，其包括电气信号的获取程序以及信号的处理程序，前者是获取被测的反流器的电气信号，而后者则是通过一可在计算机或其它类似装置中运行的数据处理及控制程序来实现，将前一程序获取的电气信号进行数据的处理、比较与运算，进而实现上述不平衡电流比较、相位比较、电流/电压准位偏置性测试以及熔化热能测量等项目的测试与记录。
图1是示出根据本发明的测试装置的优选实施例的功能框图。
图2示出多个灯管的灯管电流值的分布情况。
图3是示出根据本发明的不平衡电流比较测试的优选实施例的流程图。
图4是示出实施相位比较测试的测试装置的优选实施例的功能框图。
图5-1、5-2示出采用推挽式驱动模式的两个变换器的电源波形的相位差。
图6是示出根据本发明的相位比较测试的优选实施例的流程图。
图7示出变换器输出的电源波形偏置的情况。
图8是示出根据本发明的电源波形偏置性测试的优选实施例的流程图。
图9是示出根据本发明的熔化热能测量的优选实施例的流程图。
具体实施例方式
关于本发明的详细内容及技术说明，现结合
如下根据本发明所提出的测试装置及其测试方法的优选实施例，基本上包括了硬件与软件两大部分，以下所公开的优选实施例的说明，可适用于单个负载到多个负载的条件下的测试，至于测试所用的负载元件可以选用冷阴极萤光灯或其它等效阻抗元件或电路。
本发明所公开的测试方法，其优选的实施例是利用一可在计算机或其它类似装置中运行的数据处理及控制程序来实现，而被测的变换器的电气信号则是通过硬件部分的测试装置来获取，如图1所示，该测试装置包括一测试平台10，根据测试所需的变换器21的数量，被测的变换器21(Device Under Test，DUT)可为单个或多个，其中，多个变换器21的输入电源共同连接在一起，而变换器21的高压输出的二次侧则各自独立分为多个信号信道Vchn(n＝1～n)；一电源供应单元20，用以提供变换器21所需的电源；一供应电流侦测单元30，用以获取电源的供应电流信号I1；
一负载平台40，用以搭载测试所用的负载41，而且负载41可为单个或多个冷阴极萤光灯，负载41的输入端与变换器21的二次侧连接，而由变换器21驱动点亮CCFL，负载41的输出端则与一电流取样信道Ichn(n＝1～n)连接，以便通过该电流取样信道Ichn(n＝1～n)获取消耗电流信号I2，其驱动的电路拓扑可以根据需要而改变，例如推挽式驱动或多相驱动；一可控制的电源切换器50，连接于电源供应单元20与变换器21的一次侧之间，用以开启或切断(ON/OFF)提供给变换器21的电源；一电流/电压侦测单元60，用以分别从电流取样信道Ichn(n＝1～n)获取负载41的消耗电流信号I2，并且从信号信道Vchn获取负载41的输入端的电压信号Vin；一主程序处理装置70，负责测试程序的控制以及数据的运算处理，主程序处理装置70内载有测试程序，可以通过控制线71对电源供应单元20、可控制的电源切换器50以及多任务选择器90发出控制指令，用以对变换器21进行不平衡电流比较、相位比较、电流/电压准位偏置性测试以及熔化热能(I2T)测量等项目的测试与记录；一信号转换单元80，用以将供应电流信号I1、消耗电流信号I2以及电压信号Vin转换为相应的数字信号，然后通过一数据总线(Data Bus)传送至主程序处理装置70进行数据的运算处理；以及一多任务选择器90，通过多个信号信道91(包括多个信道ch1～chn)与电流/电压侦测单元60连接，由主程序处理装置70所控制，用以选择性地将供应电流信号I1、消耗电流信号I2以及电压信号Vin传送至信号转换单元80。
根据本发明的测试方法的优选实施例，其中，主程序处理装置70内载的测试程序包括不平衡电流比较、相位比较、电流/电压准位偏置性测试以及I2T测量等测试程序，其运作流程如下所述(一)不平衡电流比较测试一般较大尺寸的平面显示器的背光源都设置有多个灯管(L1～Ln)，如果供给每个灯管(L1～Ln)的灯管电流都相等，由于灯管(L1～Ln)的配置位置将会造成大尺寸的平面显示器中靠近头端及尾端处的亮度与中间部分亮度不一致的现象，实际上必须改变靠近头端及尾端处的灯管(可能为单个或多个灯管)的电流值。在图1、2所示的实例中，为了解决大尺寸的平面显示器亮度不均的问题，靠近头端的多个灯管(L1～L2)以及靠近尾端的多个灯管(Ln-1～Ln)的电流值应该高于中间部分的多个灯管(L3～Ln-2)的电流值。而现有的测量方法仅设置有一组电流值，对于多个灯管(即为多个负载41)的情况无法进行测量。
而根据本发明的测试方法，对于这种具有多个负载41而且具有不同电流的情况，可利用上述的测试装置进行不平衡电流的测试，多个灯管(L1～Ln)分别被设置于负载平台40而成为多个负载41，每一个负载41将由一对应的变换器21提供所需的电流，再由前述的不平衡电流比较程序根据下列的测试步骤进行测试，其测试流程如图3所示，包括以下步骤(1-1)开启电源，开启(ON)可控制的电源切换器50，使电源供应单元20提供变换器21所需的电源，并维持一预定的时间以使电路系统达到稳定的状态；(1-2)获取每一个灯管(L1～Ln)的电流值，通过对多任务选择器90的控制进而选择电流取样信道Ichn(n＝1～n)，以获取对应于每一个电流取样信道Ichn(n＝1～n)的灯管(L1～Ln)的消耗电流信号I2，再经由信号转换单元80逐一转换为对应的数字信号，以获取其电流值；(1-3)计算并且记录每一灯管(L1～Ln)的电流平均值或均方根值(Root Means Square，RMS)，是对相应于每一个电流取样信道Ichn(n＝1～n)的灯管(L1～Ln)的消耗电流信号I2进行多次的信号取样后计算出的；(1-4)计算头端的多个灯管(如L1～L2)的电流值，判断其电流值是否为顺次上升或下降的关系，并记录判断的结果；(1-5)计算尾端的多个灯管(如Ln-1～Ln)的电流值，判断其电流值是否为顺次上升或下降的关系，并记录判断的结果；(1-6)计算中间部分的多个灯管(如L3～Ln-2)的电流值，判断是否在一预定电流值的上下限之间，并记录判断的结果；以及(1-7)判断前述记录的结果是否符合预定的电流分布条件，换言之，就是判断多个灯管(L1～Ln)的电流值是否符合预定条件，并将判断结果予以记录或输出为测试报告。
(二)相位(phase)比较测试以推挽式驱动电路为例，如图4(推挽式电路架构图)所示，是以两个变换器21A，21B为一组，采用二相驱动的方式驱动负载41(即，灯管)。因此，这两个变换器21A、21B的相位差(参见图5-1、5-2的相位图)必需维持在一范围内，否则会出现无法点亮灯管的问题。因此，对变换器21A、21B的相位进行测试就显得极为重要。
根据图6(流程图)所示的优选相位比较测试流程，其测试步骤包括(2-1)开启电源，开启(ON)可控制的电源切换器50，电源供应单元20提供变换器21A、21B所需的电源，并维持一预定的时间以使电路系统达到稳定的状态；(2-2)选择要进行相位比较的信号信道，获取变换器21A、21B的输出电压信号Vin，其可行的实施方式是通过对多任务选择器90的控制选择将要进行相位比较的信号信道(如Vch1及Vch2)，再利用电流/电压侦测单元60获取电压信号Vin；(2-3)将电压信号Vin转换为相应的电压值，经由信号转换单元80将电压信号Vin逐一转换为相应的数字信号，以获取其电压值；以及(2-4)计算信号信道Vch1与Vch2的相位差，其可行的实施方式是在信号信道Vch1及Vch2越过三个交叉零点(cross-zero)的条件下，比较信号信道Vch1及Vch2的电压准位的交叉零点间的距离，以获取信号信道Vch1及Vch2的相位差。
以上虽然仅以二相驱动电路为例说明相位比较测试的方法，但本领域技术人员可通过上述实施例，对三相驱动或四相驱动电路进行相位比较测试。
(三)电源波形偏置性测试理论上，变换器21输出的电源波形(包括电流波形和电压波形)的正、负半周应对称，但存在其它因素例如迟滞曲线不对称，或正、负极性转换时，由于内部的问题，而出现可能造成波形偏置的情况。如图7所示，是电流波形产生偏置的实例，其中单一周期中的正半周波形的电流最高值Imax+与负半周波形的电流最高值Imax-的绝对值并不相等，想要测知电源波形的电流偏置性，可以通过单一周期的平均电流值IAV与零电流I0(即，电流值为0)间的差值即可测得电流偏置的准位，而另一可行的测试方式是可通过计算波形面积的差值获得。同样地，在进行电压波形偏置性测试时，也可通过计算单一周期的平均电压值VAV与零电压V0间的差值，或通过计算正半周与负半周的波形面积的差值来获得。在进行电源波形偏置性测式时，理论上，只需要取单一周期的最高电流或电压值，及其最低电流或电压值即可进行测试，但是优选的方式是取多个周期范围的电源波形进行计算，以获取较为正确的测试结果。
根据本发明的优选实施例，电源波形偏置性测试即为电流/电压准位偏置性的测试，其测试流程可如图8所示，其测试步骤包括(3-1)开启电源，开启可控制的电源切换器50，使电源供应单元20提供变换器21所需的电源，并维持一预定的时间以使电路系统达到稳定的状态；(3-2)选择将要进行测试的变换器21所在的信道(Vchn或Ichn)(参见图1)，获取负载41的消耗电流信号I2的电流值，或负载41的输入端的电压信号Vin的电压值，其可行的实施方式是利用电流/电压侦测单元60获取电流信号I2的电流值或电压信号Vin的电压值，再通过对多任务选择器90的控制选择将进行相位比较的信道(如Vch1或Ich1)，然后，通过信号转换单元80将电压信号Vin逐一转换为对应的数字信号，以获取其电流值或电压值；(3-3)每隔多个预定的周期ΔT时间后，读取被选取的信道(如Vch1或Ich1)的电流值或电压值，并且记录该电流值或电压值；
(3-4)在到达预定的测试时间Ttest之后，根据公式1计算电源波形的偏差值电源波形的偏差值＝(∑Imax+-∑Imax-)/平均值(或均方根值(RMS))——(公式1)；(3-5)将前一步骤的计算结果与预定的偏差值比较，然后记录或输出比较的结果。
(四)熔化热能测试熔断器在电路保护中起到重要的作用，其基本的要求是不该熔断的时候不能熔断(比如，在出现浪涌电流时)，在熔断时一定要熔断(比如，出现需要切断的超载电流时)。所以选择恰当规格的熔断器至为重要，一般在对熔断器进行测量时，以熔化热能作为衡量的指针。熔化热能指熔断器熔断所需要的能量，I2T通常用于衡量一个熔断器熔断时所需要的能量，其中I为输入电流，T为熔断时间。
根据本发明的优选实施例，是以电源供应单元20所提供的供应电流为衡量的基准，再根据图9所示的优选测试流程进行测试，其测试步骤包括(4-1)开启电源，开启可控制的电源切换器50，使电源供应单元20提供变换器21所需的电源；(4-2)在一预定的总测试时间T内以预定的取样频率f获取供应电流信号I1的供应电流值，并且被逐一记录为In(n＝1～n)，其中，任意两次取样点的时间间隔为ΔT，其中T=Σn=1nΔTn;]]>(4-3)根据公式2计算熔化热能，并且记录计算的结果
Σn=1nΔTn·In[Tn]·In[Tn]]]>——(公式2)；(4-4)将前一步骤的计算结果与预定的熔化热能设定参考值做比较，记录或输出比较的结果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种变换器的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括一测试平台，用以搭载被测的变换器；一电源供应单元，用以提供所述变换器所需的电源；一供应电流侦测单元，用以获取所述电源的供应电流信号；一负载平台，用以搭载测试用的负载，所述负载的输入端与所述变换器的二次侧连接，所述负载的输入端连接一信号信道Vchn，其中n＝1～n，所述负载的输出端与一电流取样信道Ichn连接，其中n＝1～n，以便获取一消耗电流信号I2；一可控制的电源切换器，连接于所述电源供应单元与所述变换器的一次侧之间，用以开启或切断提供给所述变换器的电源；一电流/电压侦测单元，用以分别从所述电流取样信道Ichn获取所述负载的消耗电流信号I2，其中n＝1～n，并从所述信号信道Vchn获取所述负载的输入端的电压信号Vin；一主程序处理装置，负责测试程序的控制以及数据的运算处理，所述主程序处理装置内载有测试程序，可通过一控制线对所述电源供应单元、所述可控制的电源切换器以及所述多任务选择器发出控制指令，用以对所述变换器进行不平衡电流比较、相位比较、电流/电压准位偏置性测试、以及熔化热能测量等项目的测试与记录；一信号转换单元，用以将所述供应电流信号I1、消耗电流信号I2以及电压信号Vin转换为对应的数字信号，然后通过一数据总线传送至所述主程序处理装置进行数据的运算处理；以及一多任务选择器，由所述主程序处理装置控制，用以选择性地将所述供应电流信号I1、消耗电流信号I2、以及电压信号Vin传送至所述信号转换单元。
2.根据权利要求1所述的变换器的测试装置，其特征在于，所述变换器的数量可为单个或多个，其中，多个所述变换器的输入电源共同连接在一起，而所述变换器高压输出的二次侧则各自独立地与所述多个信号信道Vchn连接，其中n＝1～n。
3.根据权利要求1所述的变换器的测试装置，其特征在于，所述负载可为单个或多个冷阴极萤光灯，或其它等效阻抗元件或电路。
4.一种应用根据权利要求1所述的测试装置的测试方法，其特征在于，利用所述测试装置提供单个或多个负载的测试环境，通过所述主程序处理装置内载的测试程序用以对所述变换器进行不平衡电流比较、相位比较、电流/电压准位偏置性、以及熔化热能等项目的电气品质测试。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述不平衡电流比较的测试包括下列步骤(1-1)开启电源，提供所述变换器所需的电源，并维持一预定的时间以使电路系统达到稳定的状态；(1-2)获取每个所述负载的电流值；(1-3)计算并且记录每个所述负载的电流平均值或均方根值；(1-4)计算头端的多个所述负载的电流值，判断其电流值是否为顺次上升或下降的关系，并记录判断的结果；(1-5)计算尾端的多个所述负载的电流值，判断其电流值是否为顺次上升或下降的关系，并记录判断的结果；(1-6)计算中间部分的多个所述负载的电流值，判断是否在一预定电流值的上下限之间，并记录判断的结果；以及(1-7)判断前述记录的结果是否符合预定的电流分布条件，并将判断结果予以记录或输出为测试报告。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述步骤(1-2)通过对所述多任务选择器的控制进而选择电流取样信道Ichn，其中n＝1～n，以获取对应于每个电流取样信道Ichn的所述负载的消耗电流信号I2，其中n＝1～n，再通过所述信号转换单元逐一转换为对应的数字信号，以获取所述负载的电流值。
7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述步骤(1-3)是对相应于每个所述电流取样信道Ichn的所述负载的电流值进行多次的信号取样后计算得到的，其中n＝1～n。
8.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述相位比较的测试包括下列步骤(2-1)开启电源，提供所述变换器所需的电源，并维持一预定的时间以使电路系统达到稳定的状态；(2-2)选择要进行相位比较的信号信道Vchn，其中n＝1～n，获取连接于所述信号信道的变换器的输出电压信号Vin；(2-3)将所述电压信号Vin转换为对应的电压值；(2-4)计算所述被选取的信号信道间的相位差。
9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述步骤(2-2)是通过对所述多任务选择器的控制选择欲进行相位比较的信号信道Vchn，其中n＝1～n，再利用所述电流/电压侦测单元获取所述电压信号Vin。
10.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述步骤(2-4)在所述被选取的信号信道的电源波形越过三个交叉零点的条件下，比较所述被选取的信号信道的电压准位的交叉零点间的距离，以获取所述被选取的信号信道彼此间的相位差。
11.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述电流/电压准位偏置性的测试包括下列步骤(3-1)开启电源，提供所述变换器所需的电源，并维持一预定的时间以使电路系统达到稳定的状态；(3-2)选择将进行测试的所述变换器所在的信道，获取所述负载的消耗电流信号I2的电流值，或所述负载的输入端的电压信号Vin的电压值；(3-3)每隔多个预定的周期ΔT时间后，读取被选取的所述信道的电流值或电压值，并且记录所述电流值或电压值；(3-4)在到达预定的测试时间Ttest之后，根据公式1计算电源波形的偏差值电源波形的偏差值＝(∑Imax+-∑Imax-)/平均值(或均方根值RMS)——(公式1)(3-5)将前一步骤的计算结果与预定的偏差值比较，然后记录或输出比较的结果。
12.根据权利要求11所述的测试方法，其特征在于，所述步骤(3-2)利用所述电流/电压侦测单元获取所述电流信号I2或电压信号Vin，再通过对所述多任务选择器的控制选择欲进行相位比较的所述信道，然后经过所述信号转换单元将所述电流信号I2或所述电压信号Vin逐一转换为相应的数字信号，以获取其电流值或电压值。
13.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述熔化热能的测试包括下列步骤(4-1)开启电源，提供所述变换器所需的电源；(4-2)在一预定的总测试时间T内以预定的取样频率f获取所述供应电流信号I1的供应电流值，并且逐一记录为In其中n＝1～n，任两次取样点的时间间隔为ΔT，其中T=Σn=1nΔTn;]]>(4-3)根据公式∑n＝1nΔTn·In[Tn]·In[Tn]计算熔化热能，并且记录计算的结果；(4-4)将前一步骤的计算结果与预定的熔化热能设定参考值做比较，记录或输出比较的结果。
全文摘要
本发明公开了一种变换器的测试装置及其方法，待测试的变换器都连接有一负载，可以利用测试装置提供单个或多个负载的测试环境对变换器进行测试，其步骤包括不平衡电流比较、相位比较、电流/电压准位偏置性测试、以及熔化热能测量等项目的电气品质测试并记录测试的结果，其测试的方法是通过一可在计算机或其它相似装置中运行的数据处理及控制程序来实现，将测试装置所获取的电气信号进行数据处理、比较与运算，进而实现上述不平衡电流比较、相位比较、电流/电压准位偏置性测试、以及熔化热能测量等项目的测试与记录。
文档编号G01R31/00GK1971297SQ20051011505
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月23日 优先权日2005年11月23日
发明者周进文, 郑英男, 吴光明, 钟金标 申请人:新巨企业股份有限公司