电源极限带载能力测试装置及方法与流程

1.本发明属于电源测试技术领域，更具体地说，是涉及一种电源极限带载能力测试装置及方法。


背景技术：

2.为了更好地使用电源，现有技术中通常会对电源的带载能力进行测试，以保证使用工况在电源的带载能力范围内。但是，本技术的发明人发现，在电源的实际使用过程中，电源对于突发工况或者说极限工况的应对能力也至关重要，其直接决定了电源后续是否可正常使用。
3.因此，本发明旨在提供一种电源的极限带载能力的测试方案，以测量电源的极限带载能力，从而更好地保证后续电源的正常使用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电源极限带载能力测试装置及方法，以对电源的极限带载能力进行测试，从而更好地保证后续电源的正常使用。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供了一种电源极限带载能力测试装置，所述装置用于对电源的极限带载能力进行测试，包括：
6.负载电路和测量电路；所述负载电路的两端用于与外部的待测电源连接，以与所述待测电源形成测试回路；
7.所述负载电路包含至少一条负载支路；所述负载电路在包含至少两条负载支路时各条负载支路并联连接；
8.每条负载支路均包含串联连接的开关以及负载；所述负载为电感或电容，所述开关用于在其闭合时将与其串联连接的负载接入所述测试回路；
9.所述测量电路与所述测试回路连接，用于测量所述负载电路中的负载接入所述测试回路后所述待测电源的输出电压和输出电流，所述输出电压和所述输出电流用于确定所述待测电源的带载能力。
10.在一种可能的实现方式中，负载为电感的负载支路为电感支路，负载为电容的负载支路为电容支路；
11.所述负载电路包含至少一条电感支路和至少一条电容支路。
12.在一种可能的实现方式中，所述负载电路在包含至少两条电感支路时各条电感支路上的电感参数不同；其中，所述电感参数为电感感量或电感感抗；
13.所述负载电路在包含至少两条电容支路时各条电容支路上的电容参数不同；其中，所述电容参数为电容容值或电容容抗。
14.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：控制电路；
15.所述控制电路分别与所述测量电路、所述负载电路连接，用于根据所述测量电路测得的输出电压和输出电流控制所述负载电路中开关的闭合或断开。
16.在一种可能的实现方式中，所述控制电路具体用于：
17.逐步增加所述负载电路中开关闭合的数量直至所述测量电路测得的输出电压和输出电流显示所述待测电源无法带动当前已接入所述测试回路中的负载；
18.在所述测量电路测得的输出电压和输出电流显示所述待测电源无法带动当前已接入所述测试回路的负载时，控制所述负载电路中所有的开关断开，并根据当前所述测量电路测得的输出电压和输出电流确定所述待测电源的极限带载参数，所述极限带载参数用于表征所述待测电源的极限带载能力。
19.在一种可能的实现方式中，所述控制电路具体用于：
20.逐步增加电感支路的开关的闭合数量直至所述测量电路测得的输出电压和输出电流显示所述待测电源无法带动当前已接入所述测试回路中的电感；
21.在所述测量电路测得的输出电压和输出电流显示所述待测电源无法带动当前已接入所述测试回路的电感时，控制所有的电感支路的开关断开，并根据当前所述测量电路测得的输出电压和输出电流确定所述待测电源的极限感性带载参数，所述极限感性带载参数用于表征所述待测电源的极限感性带载能力。
22.在一种可能的实现方式中，所述控制电路具体用于：
23.逐步增加电容支路的开关的闭合数量直至所述测量电路测得的输出电压和输出电流显示所述待测电源无法带动当前已接入所述测试回路中的电容；
24.在所述测量电路测得的输出电压和输出电流显示所述待测电源无法带动当前已接入所述测试回路的电容时，控制所有的电容支路的开关断开，并根据当前所述测量电路测得的输出电压和输出电流确定所述待测电源的极限容性带载参数，所述极限容性带载参数用于表征所述待测电源的极限容性带载能力。
25.本发明还提供了一种基于以上所述的电源极限带载能力测试装置的电源极限带载能力测试方法，包括：
26.逐步增加接入所述测试回路的所述负载的数量直至确定所述待测电源的极限带载能力。
27.本发明提供的电源极限带载能力测试装置及方法的有益效果在于：
28.本发明中的电感或者电容接入测试回路后会形成短路工况，在此基础上，通过闭合负载电路中的开关可以改变接入测试回路的电容或者电感值，从而形成多种短路工况，进而通过多种短路工况测试得到待测电源的极限带载能力。
29.其中，电容作为负载接入测试回路时，会出现瞬间近似短路的工况，此时待测电源的瞬时输出电流极大，电容慢慢充电，后续电压逐渐上升，电流慢慢减小，在此过程中测试回路有较长时间维持对负载输出大功率的状态。在此期间，可持续测量待测电源的输出电流、输出电压，进而可得到待测电源的瞬时输出功率，前述输出电流、输出电压、瞬时输出功率等可有效反映出待测电源的抗冲击能力。电感作为负载接入测试回路时，也会发生短路，其原理与电容接入测试回路时相同，其模拟的短路工况也可有效反映出待测电源的抗冲击能力。
30.现有技术中存在直接使用导线模拟短路工况的方案，但是导线短路产生的电流很大，电压基本为零，且短路时间是瞬间的，这就导致导线模拟的短路工况下待测电源的输出功率很低，因此导线模拟的短路工况对待测电源的冲击较小，也就导致导线模拟的短路工
况无法更真实地反映待测电源的抗冲击能力。而相比导线短路方式，本发明提供的电容或电感模拟的短路工况更为极限，因而可以更充分地测试到待测电源潜在的带载性能，因而更为有效地对电源的极限带载能力进行测试，更好地保证了后续电源的正常使用。
31.此外，现有技术中在进行带载能力测试时所使用的负载通常会包含电阻，但是本发明考虑到电阻的存在会降低冲击强度，因而本发明直接使用电感或电容作为负载，并未串接电阻。对于极限带载能力测试来讲，本发明一方面可以模拟更为极限的短路工况，另一方面相同的冲击强度本发明可使用更少的负载器件模拟实现，因此本发明在实现极限带载能力测试的同时还可有效降低测试成本。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
33.图1为本发明一实施例提供的电源极限带载能力测试装置的结构示意图。
具体实施方式
34.为了使本发明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，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
35.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
36.请参考图1，图1为本发明一实施例提供的电源极限带载能力测试装置的结构示意图，该电源极限带载能力测试装置用于对电源的极限带载能力进行测试，包括：
37.负载电路11和测量电路12。负载电路11的两端用于与外部的待测电源连接，以与待测电源形成测试回路。
38.负载电路11包含至少一条负载支路。负载电路11在包含至少两条负载支路时各条负载支路并联连接。
39.每条负载支路均包含串联连接的开关以及负载(例如，图1中的开关k1～k6以及与k1～k6分别串联连接的电感l1～l3、电容c1～c3)。前述负载为电感或电容，前述开关用于在其闭合时将与其串联连接的负载接入测试回路。
40.测量电路12与测试回路连接，用于测量负载电路11中的负载接入测试回路后待测电源的输出电压和输出电流，输出电压和输出电流用于确定待测电源的带载能力。
41.在本实施例中，测量电路12会连入前述测试回路以测量测试回路中待测电源的输出电压和输出电流，该输出电压和输出电压可用于确定待测电源是否可带动当前接入的负载，进而确定待测电源的带载能力。
42.在本实施例中，待测电源可以为直流源也可以为交流源，此处不做限定。在此基础上，负载电路11中负载的具体选择可根据待测电源的交/直流属性适应性调整。
43.在本实施例中，作为负载的电感或电容被接入测试回路后，会使测试回路短路，因此，可通过不同的开关闭合方式模拟多种不同的短路工况，进而通过判断待测电源在不同
短路工况下能否带载来逐步确定待测电源的极限带载能力。实际应用时，可将待测电源接入本发明实施例的电源极限带载能力测试装置，在此基础上，通过闭合开关改变接入至测试回路的电容值和/或电感值，进而通过判断待测电源是否可带其对应的负载量得到待测设备的带载极限。
44.在本实施例中，测量电路12测量得到待测电源的输出电压和输出电流后，还可计算待测电源的输出功率，进而绘制相应的输出电流、输出电压、输出功率的曲线，从而更好地确定待测电源的极限带载能力。
45.在本实施例中，待测电源的极限带载能力可以包含待测电源的抗冲击能力、待测电源的最大输出功率、最大输出电流、最大输出电压等。
46.从以上描述可知，本发明实施例中的电感或者电容接入测试回路后会形成短路工况，在此基础上，通过闭合负载电路中的开关可以改变接入测试回路的电容或者电感值，从而形成多种短路工况，进而通过多种短路工况测试得到待测电源的极限带载能力。
47.其中，电容作为负载接入测试回路时，会出现瞬间近似短路的工况，此时待测电源的瞬时输出电流极大，电容慢慢充电，后续电压逐渐上升，电流慢慢减小，在此过程中测试回路有较长时间维持对负载输出大功率的状态。在此期间，可持续测量待测电源的输出电流、输出电压，进而可得到待测电源的瞬时输出功率，前述输出电流、输出电压、瞬时输出功率等可有效反映出待测电源的抗冲击能力。电感作为负载接入测试回路时，也会发生短路，其原理与电容接入测试回路时相同，其模拟的短路工况也可有效反映出待测电源的抗冲击能力。
48.现有技术中存在直接使用导线模拟短路工况的方案，但是导线短路产生的电流很大，电压基本为零，且短路时间是瞬间的，这就导致导线模拟的短路工况下待测电源的输出功率很低，因此导线模拟的短路工况对待测电源的冲击较小，也就导致导线模拟的短路工况无法更真实地反映待测电源的抗冲击能力。而相比导线短路方式，本发明实施例提供的电容或电感模拟的短路工况更为极限，因而可以更充分地测试到待测电源潜在的带载性能，因而更为有效地对电源的极限带载能力进行测试，更好地保证了后续电源的正常使用。也可以说，根据导线模拟短路得到的极限工作条件，不一定能适应电容短路的情形，但根据电容/电感模拟短路得到的极限工作条件，一定能适应导线短路的情况。也即，若某待测电源在导线短路时能够带载，其并不一定在电容/电感短路时带载，但若某待测电源在电容/电感短路时能够带载，其一定可在导线短路时带载。因此，本发明实施例的方案更有利于后续待测电源的正常使用。
49.此外，现有技术中在进行带载能力测试时所使用的负载通常会包含电阻，但是本发明实施例考虑到电阻的存在会降低冲击强度，因而本发明实施例直接使用电感或电容作为负载，并未串接电阻。对于极限带载能力测试来讲，本发明实施例一方面可以模拟更为极限的短路工况，另一方面相同的冲击强度本发明实施例可使用更少的负载器件模拟实现，因此本发明实施例在实现极限带载能力测试的同时还可有效降低测试成本。
50.在一种可能的实现方式中，负载为电感的负载支路为电感支路，负载为电容的负载支路为电容支路。
51.负载电路包含至少一条电感支路和至少一条电容支路。
52.在本实施例中，可分别设置电感支路以及电容支路进行极限的感性带载能力测试
和极限的容性带载能力测试。相应的，各条电感支路并联连接，各条电容支路并联连接，各条电感支路和各条电容支路也并联连接。
53.在一种可能的实现方式中，负载电路在包含至少两条电感支路时各条电感支路上的电感参数不同。其中，电感参数为电感感量或电感感抗。
54.负载电路在包含至少两条电容支路时各条电容支路上的电容参数不同。其中，电容参数为电容容值或电容容抗。
55.在本实施例中，各条电感支路上电感参数不同时，并联连接电感支路可形成更多层次的电感参数值，进而使得极限感性带载能力测试更为精准。同理，各条电容支路上电容参数不同时，并联连接电容支路可形成更多层次的电容参数值，进而使得极限容性带载能力测试更为精准。
56.在一种可能的实现方式中，不同电感支路的电感参数也可以相同，不同电容支路的电容参数也可以相同。在选择电感或者电容时，不同的电感支路可以选择同一型号的电感，也可以选择不同型号的电感。不同的电容支路可以选择同一型号的电容，也可以选择不同型号的电容。也就是说，电感或电容均可以根据实际需求选择，上述实施例只是一种具体示例，并非限定。
57.在一种可能的实现方式中，该电源极限带载能力测试装置还包括：
58.控制电路。
59.控制电路分别与测量电路、负载电路连接，用于根据测量电路测得的输出电压和输出电流控制负载电路中开关的闭合或断开。
60.在上述实施例中，可通过手动闭合或断开负载电路中开关的方式实现待测电源的极限带载能力测试。在本实施例中，也可采用自动化的测试方式，也即由控制电路根据测量电路测得的输出电压和输出电流、以及当前已接入测试回路的负载量(可以用电感值或电容值表征)自动控制负载电路中开关的通断，进而实现自动化的极限带载能力测试，节省成本。
61.在一种可能的实现方式中，控制电路具体用于：
62.逐步增加负载电路中开关闭合的数量直至测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测试回路中的负载。
63.在测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测试回路的负载时，控制负载电路中所有的开关断开，并根据当前测量电路测得的输出电压和输出电流确定待测电源的极限带载参数，极限带载参数用于表征待测电源的极限带载能力。
64.在本实施例中，上述控制电路的工作流程还可以详述为：
65.s0：根据已知的待测电源的额定带载能力闭合负载电路中的开关。
66.s1：根据测量电路测得的输出电压和输出电压判断待测电源是否能够带动当前已接入测试回路的负载。
67.s2：若测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源能够带动当前已接入测试回路的负载，则从负载电路中未闭合的开关中选择至少一个开关闭合，并返回执行步骤s1。
68.s3：若测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测
试回路的负载，则控制负载电路中所有的开关断开，并根据当前测量电路测得的输出电压和输出电流确定待测电源的极限带载参数。
69.在本实施例中，步骤s3中，测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测试回路的负载时，若当前已接入测试回路的负载呈感性，则得到的即为待测电源带动感性阻抗的极限能力，也即极限感性带载能力。若当前已接入测试回路的负载呈容性，则得到的即为待测电源带动容性阻抗的极限能力，也即极限容性带载能力。
70.在本实施例中，极限带载参数可以为最大输出电压、最大输出电流、最大输出功率等。
71.在本实施例中，根据当前测量电路测得的输出电压和输出电流确定待测电源的极限带载参数，可以详述为：直接将当前测量电路测得的输出电压和输出电流、以及根据当前测量电路测得的输出电压和输出电流计算得到的输出功率作为极限带载参数，也可以对当前测量电路测得的输出电压和输出电流进行降额处理后，将降额处理后的输出电压和输出电流、以及根据降额处理后的输出电压和输出电流计算得到的输出功率作为极限带载参数。其中，对输出电压和输出电流进行降额处理指的是取输出电压和输出电流的预设比例作为降额处理后的输出电压和输出电流。也就是说，根据当前测量电路测得的输出电压和输出电流确定待测电源的极限带载参数时，可取当前测量电路测得的输出电压的90％作为最大输出电压，取当前测量电路测得的输出电流的90％作为最大输出电流，进而根据最大输出电压和最大输出电流确定最大输出功率。
72.在一种可能的实现方式中，控制电路具体用于：
73.逐步增加电感支路的开关的闭合数量直至测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测试回路中的电感。
74.在测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测试回路的电感时，控制所有的电感支路的开关断开，并根据当前测量电路测得的输出电压和输出电流确定待测电源的极限感性带载参数，极限感性带载参数用于表征待测电源的极限感性带载能力。
75.在本实施例中，上述控制电路的工作流程还可以详述为：
76.s01：根据已知的待测电源的额定带载能力闭合电感支路的开关。
77.s11：根据测量电路测得的输出电压和输出电压判断待测电源是否能够带动当前已接入测试回路的电感。
78.s21：若测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源能够带动当前已接入测试回路的电感，则从所有电感支路中未闭合的开关中选择至少一个开关闭合，并返回执行步骤s11。
79.s31：若测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测试回路的负载，则控制所有电感支路中的开关断开，并根据当前测量电路测得的输出电压和输出电流确定待测电源的极限感性带载参数。
80.在本实施例中，可逐渐增多接入的电感量，进而获得待测电源的极限感性带载能力(已知电感感抗r
l
＝2πfl，电感支路并联越多电感总阻抗越低，短路电流越陡，测试环境越恶劣)。
81.在此基础上，步骤s21中，从所有电感支路中未闭合的开关中选择至少一个开关闭
合，可以详述为：筛选出未闭合开关的电感支路，得到第一电感支路。从第一电感支路中筛选出电感值最大的电感支路，得到第二电感支路，控制闭合第二电感支路的开关。此种方式可以尽可能降低电感感抗减小的步长，进而获得更准确的极限感性带载能力。
82.在一种可能的实现方式中，控制电路具体用于：
83.逐步增加电容支路的开关的闭合数量直至测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测试回路中的电容。
84.在测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测试回路的电容时，控制所有的电容支路的开关断开，并根据当前测量电路测得的输出电压和输出电流确定待测电源的极限容性带载参数，极限容性带载参数用于表征待测电源的极限容性带载能力。
85.在本实施例中，上述控制电路的工作流程还可以详述为：
86.s02：根据已知的待测电源的额定带载能力闭合电容支路的开关。
87.s12：根据测量电路测得的输出电压和输出电压判断待测电源是否能够带动当前已接入测试回路的电容。
88.s22：若测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源能够带动当前已接入测试回路的电容，则从所有电容支路中未闭合的开关中选择至少一个开关闭合，并返回执行步骤s12。
89.s32：若测量电路测得的输出电压和输出电流显示待测电源无法带动当前已接入测试回路的负载，则控制所有电容支路中的开关断开，并根据当前测量电路测得的输出电压和输出电流确定待测电源的极限容性带载参数。
90.在本实施例中，可逐渐增多接入的电容量，进而获得待测电源的极限容性带载能力(电容容抗rc＝1/(2πfc)，电容支路并联越多电容总阻抗越低，短路电流越陡，测试环境越恶劣)。
91.在此基础上，步骤s22中，从所有电容支路中未闭合的开关中选择至少一个开关闭合，可以详述为：筛选出未闭合开关的电容支路，得到第一电容支路。从第一电容支路中筛选出电容值最大的电容支路，得到第二电容支路，控制闭合第二电容支路的开关。此种方式可以尽可能降低电容容抗减小的步长，进而获得更准确的极限容性带载能力。
92.本发明还提供了一种基于以上所描述的电源极限带载能力测试装置的电源极限带载能力测试方法，包括：
93.逐步增加接入测试回路的负载的数量直至确定待测电源的极限带载能力。
94.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。