具有隔离电源电流的线性电压调节器的制作方法

本文所述主题的实施例总体上涉及一种用于测量被测装置所消耗的电流的测试系统，并且涉及一种适用于所述测试系统的电流隔离式电压调节器。

背景技术：

1、电子装置、系统和部件在部署后以持续的方式和/或在制造期间定期进行电气测试。例如，可以对电子装置进行测试以测量其在不同工作模式期间消耗的电流量。测量到的异常低或高的电流可能是对故障、错误或制造缺陷的指示。

2、低能耗电子装置(如电池供电的医疗装置)可以利用开关模式电源(smps)，在装置的待机模式期间发生的低负载电流下，该开关模式电源提供按需切换方案。在这种装置中，待机模式期间的切换是按需发生的。因此，切换周期通常增长到输入滤波电容器在平滑电流时失效的时刻。这导致不连续的输入电流，其通常类似于具有高动态范围的脉冲串。就这一点而言，“唤醒”电流脉冲之间的非切换电流可能比切换脉冲低四到五个数量级。对于给定的脉冲宽度，随着切换周期增长(即，占空比降低)，整体电流测量准确度越来越大程度上受到非切换电流的影响。这些因素的组合不利地影响了主要被设计用于测量连续电流和/或具有低动态范围的电流的大多数容易获得的电流测量系统的有效性和准确度。因此，当用常规(并且经济上可行)的电流测量设备来测试这种装置时，具有高动态范围的不连续电流的测量准确度变差。

3、测量电流的测试系统可以包括用于向被测装置提供工作电源的电压调节器。传统的低压差或线性电压调节器利用调节器输入电压为某些部件(如内部参考电压和误差放大器)供电。因此，这种类型的电压调节器的输入电流将总是高于输出电流。尽管这种类型的电压调节器在一些应用中适用，但是其在期望输出电流与输入电流相匹配的某些应用中可能并不合适。

技术实现思路

1、本文披露了一种可以准确且有效地测量被测装置所消耗的电流的测试系统和相关电流测量技术，其中，该电流表现出不连续和高动态范围特性。本文还披露了线性电压调节器，这些线性电压调节器以电流隔离的方式工作，使得调节器输出电流与调节器输入电流紧密匹配。结合附图和前述技术领域以及背景技术，其他期望特征和特性将根据随后的具体实施方式和所附权利要求变得显而易见。

2、本文披露了一种用于测量被测装置(dut)的电流消耗的测试系统。该测试系统包括：电力电容器，该电力电容器具有电源端子和接地端子，并且被配置为在该电源端子处提供电容器电压；电压调节器，该电压调节器具有调节器输入端子和调节器输出端子，并且被配置为基于该调节器输入端子处的输入电压在该调节器输出端子处产生dut工作电压；开关电路，该开关电路用于调节直流(dc)电压源、该电力电容器与该电压调节器之间的电气连接；以及控制器，该控制器耦接到该电力电容器、该电压调节器和该开关电路。该控制器可被配置为：控制该开关电路以将该测试系统置于充电状态，以用该dc电压源对该电力电容器进行充电；在该电力电容器已经达到充电电压后，控制该开关电路以将该测试系统置于测量状态，使得该电力电容器向该电压调节器提供该电容器电压；并且在该电力电容器已经响应于负载达到放电电压后，计算该电力电容器在该测试系统处于该测量状态时的运行期间所记录的时间段内提供的电流。该电流基于该充电电压的采样值、该放电电压的采样值和该电力电容器的放电特性进行计算。

3、根据某些实施例，用于测量dut的电流消耗的测试系统包括：电力电容器，该电力电容器具有电源端子和接地端子，并且被配置为在该电源端子处提供电容器电压；电压调节器，该电压调节器具有调节器输入端子和调节器输出端子，并且被配置为基于该调节器输入端子处的输入电压在该调节器输出端子处产生dut工作电压；第一开关元件，该第一开关元件位于dc电压源与该调节器输入端子之间；第二开关元件，该第二开关元件位于该dc电压源与该电力电容器的电源端子之间；以及控制器，该控制器耦接到该电力电容器、该电压调节器、该第一开关元件和该第二开关元件。该控制器可被配置为：闭合该第一开关元件和该第二开关元件，以用该dc电压源对该电力电容器进行充电；在该电力电容器已经达到充电电压后，断开该第一开关元件和该第二开关元件，使得该电力电容器向该电压调节器提供该电容器电压；当该第二开关元件断开时，记录与断开该第一开关元件相关联的测量起始时间；在该电力电容器已经响应于负载达到放电电压后，闭合该第一开关元件；当该第二开关元件断开时，记录与闭合该第一开关元件相关联的测量结束时间；并且基于该电力电容器的充电电压的采样值、该电力电容器的放电电压的采样值和该电力电容器的放电特性，计算由该电力电容器在该测量起始时间与该测量结束时间之间提供的电流。

4、本文还披露了一种用测试系统测量dut的电流的自动化方法，该测试系统具有电力电容器、用于产生dut的dut工作电压的电压调节器、用于调节直流(dc)电压源、该电力电容器与该电压调节器之间的电气连接的开关电路、以及基于处理器的控制器。该方法涉及：用该控制器自动控制该开关电路以将该测试系统置于充电状态，使得该dc电压源对该电力电容器进行充电；在该电力电容器已经达到充电电压后，用该控制器自动控制该开关电路以将该测试系统转变为测量状态，使得在该测试系统处于该测量状态时该电力电容器向该电压调节器提供电容器电压，其中，在该测试系统处于该测量状态时，该dut耦接到该电压调节器的调节器输出端子；用该控制器记录测量起始时间；在该电力电容器已经响应于该dut的运行而达到放电电压后，用该控制器自动控制该开关电路以将该测试系统转变为测量后状态；用该控制器记录测量结束时间；基于该充电电压的采样值、该放电电压的采样值和该电力电容器的放电特性，计算该dut在该测量起始时间与该测量结束时间之间消耗的电流；以及生成所计算的电流作为该测试系统的输出。

5、本文还披露了一种线性电压调节器。该线性电压调节器包括：输入电压端子，该输入电压端子用于调节器输入电压；输出电压端子，该输出电压端子用于调节器输出电压；串联通路场效应晶体管，该串联通路场效应晶体管耦接在该输入电压端子与该输出电压端子之间；参考电压源，该参考电压源用于向该线性电压调节器提供参考电压，该参考电压源由与该输入电压端子隔离的独立电压电源供电；缓冲放大器，该缓冲放大器具有缓冲输出、耦接到该输出电压端子的正缓冲输入、以及耦接到该缓冲输出的负缓冲输入，该缓冲放大器由该独立电压电源供电；反馈分压器网络，该反馈分压器网络耦接在该缓冲输出与接地端子之间，该反馈分压器网络在分压器输出处提供经缩放的输出电压；以及误差放大器，该误差放大器具有耦接到该晶体管的误差输出、耦接到该分压器输出以接收该经缩放的输出电压的正误差输入、以及耦接到该参考电压源以接收该参考电压的负误差输入，该误差放大器由该独立电压电源供电。该误差放大器的输出基于该参考电压与该经缩放的输出电压之间的差。该误差放大器的输出控制该晶体管的阻抗以调整该输出电压端子处的调节器输出电压。

6、还披露了线性电压调节器的另一个实施例。该线性电压调节器包括：输入电压端子，该输入电压端子用于调节器输入电压；输出电压端子，该输出电压端子用于调节器输出电压；串联通路场效应晶体管，该串联通路场效应晶体管耦接在该输入电压端子与该输出电压端子之间；缓冲放大器，该缓冲放大器具有缓冲输出、耦接到该输出电压端子的正缓冲输入、以及耦接到该缓冲输出的负缓冲输入，该缓冲放大器由与该输入电压端子隔离的独立电压电源供电；反馈分压器网络，该反馈分压器网络耦接在该缓冲输出与接地端子之间，该反馈分压器网络在分压器输出处提供经缩放的输出电压；模数转换器(adc)，该adc具有耦接到该分压器输出以接收该经缩放的输出电压的模拟电压输入，并且具有第一数字输出接口以提供该经缩放的输出电压的数字表示，该adc由该独立电压电源供电；数字处理核，该数字处理核具有耦接到该第一数字输出接口的第一数字输入接口，并且具有第二数字输出接口，该数字处理核被配置为基于该经缩放的输出电压的数字表示与参考电压的数字表示之间的差在该第二数字输出接口处生成数字控制输出，该数字处理核由该独立电压电源供电；以及数模转换器(dac)，该dac具有耦接到该第二数字输出接口的第二数字输入接口，并且具有耦接到该晶体管的模拟输出。该dac被配置为将该数字控制输出转化成模拟控制电压并且在该模拟输出处提供该模拟控制电压。该模拟控制电压控制该晶体管的阻抗以调整该输出电压端子处的调节器输出电压。该dac由该独立电压电源供电。

7、本文还披露了一种线性电压调节器系统。该系统包括：输入电压端子，该输入电压端子用于调节器输入电压；输出电压端子，该输出电压端子用于调节器输出电压；参考电压端子，该参考电压端子用于参考电压；串联通路场效应晶体管，该串联通路场效应晶体管耦接在该输入电压端子与该输出电压端子之间；以及误差放大器，该误差放大器具有耦接到该晶体管的误差输出、直接连接到该输出电压端子以接收该调节器输出电压的正误差输入、以及耦接到该参考电压端子以接收该参考电压的负误差输入。该误差放大器由与该输入电压端子隔离的独立电压电源供电。该误差放大器的输出基于该参考电压与该调节器输出电压之间的差。该误差放大器的输出控制该晶体管的阻抗以调整该输出电压端子处的该调节器输出电压。

8、提供本
技术实现要素：
是为了以简化的形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本发明内容不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。