專利名稱：電子負載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明乃關(guān)于一種使用于非絕緣型多輸出切換電源裝置的負載測試的電子負載裝置。
各種資訊處理設(shè)備及音響設(shè)備所使用的電源裝置，雖然普遍是使用非絕緣型多輸出切換電源裝置，但對于該電源裝置各個電壓輸出的電子負載測試，是個別連接浮接(flating)型電子負載裝置來進行的。
該電源裝置的共同線(common line)是共通的，且各個電壓輸出電路是非絕緣形式，所以，在賦予該電源裝置的各個電壓輸出的電子負載的控制電路時，由于該電源裝置的電壓輸出電路的導(dǎo)線電阻及電源裝置的電壓產(chǎn)生電路內(nèi)部的接地及共同線的回授電流所產(chǎn)生的電位差，故會在應(yīng)到達負載電流檢出手段及所定的電子負載量的電壓設(shè)定值有一電位差。
此外，因為會同時測定資訊處理設(shè)備與通訊機器用該電源裝置在負載特性測試時的漣波(ripple)與雜訊(noise)，所以，連接該電源裝置的各個電壓輸出的電子負載裝置必須是浮接(floating)型的，電子負載裝置與該電源裝置的電壓輸出共通線間，會產(chǎn)生高頻共模雜訊(common modenoise)，對漣波與雜訊的測試有很大的影響。
將個別的電子負載裝置連接于每個電壓輸出，進行電子負載測試，會招致測試裝置的高價格化及裝置的復(fù)雜化，或使與控制測試全體條件的控制器之間通訊介面增加，并使對該電源裝置的各個電壓輸出的負荷特性量的時間同步難以確保，結(jié)果，就提高了檢測設(shè)備在維護操作方面上的繁雜性。
有鑒于上述的實際狀況，本發(fā)明的目的在于提供一種可一體型對應(yīng)多輸出的電子負載裝置，詳而言之，其在供應(yīng)多輸出切換電源的負載測試的電子負載裝置中，將供測試電源的各個電壓輸出的電子負載控制電路，設(shè)置補償供測試電源裝置的共通線與接地間所產(chǎn)生的電位差影響的手段，因此，不需要如已知技術(shù)一般必須連接個別的浮接型電子負載裝置；如此一來，除了排除供測試電源裝置的負載特性測試裝置的復(fù)雜性之外，亦可提高供測試電源裝置生產(chǎn)工程上的負載測試效率。
本發(fā)明的目的可以按下述方式實現(xiàn)，本發(fā)明一種電子負載裝置，為一種供應(yīng)非絕緣型多輸出切換電源裝置的負載測試的電子負載裝置，其特征在于差動放大器，將供測試電源裝置的各個電壓輸出電流檢出電阻引起的電壓下降予以放大，并將該放大的電壓，外加于產(chǎn)生因應(yīng)供測試電源裝置的各個電壓輸出的所定電子負載的運算放大器的一輸入端，同時，在該初段運算放大器的輸出上，設(shè)置差動放大方式的二次放大器，通過將該二次放大器的差動電壓輸入的一端接地，使不影響供測試電源裝置的各個電壓輸出的電壓輸出線的導(dǎo)線電阻引起的電壓下降，因而可以對供測試電源裝置的各個電壓輸出供應(yīng)所定的負載。
本發(fā)明進一步特征在于采用電流檢出用差動放大器與二次放大手段的差動放大器的輸入電阻值，設(shè)定為對供測試電源裝置的電壓輸出線導(dǎo)線電阻具有足夠的阻抗值，如此一來，雖然是非絕緣性，但可以排除因為供測試電源裝置的各個電壓輸出的共通線與接地線的電位差引起的電子負載控制的影響。在該電子負載裝置的電壓輸出端子設(shè)置共模檢查線圈，于實用頻率區(qū)域中，可以減少從供測試電源裝置經(jīng)由該電子負載裝置來的高頻共模電流，使不影響供測試電源負載時的漣波與雜訊的測定。
在本發(fā)明的多輸出切換電源的負載特性測試用一體型多輸出電子負載裝置中，除了將供測試電源裝置的各個電壓輸出的電流值檢出用電阻兩端所產(chǎn)生的電位差進行差動放大，在控制所定電子負載量的運算放大器上加上回授控制之外，同時，在該運算放大器的輸出設(shè)置補償與接地的電位差的差動放大器，將該差動放大器的輸出與連接于供測試電源裝置的各個電壓輸出的晶體管及MOSFET等的負載電流控制元件相連接，由此，可以排除供測試電源的各個電壓輸出線的導(dǎo)線電阻引起的共通線與接地間所產(chǎn)生的電位差影響，可以提供一種非絕緣型且一體化的多輸出電子負載裝置。
此外，通過供測試電源裝置的電壓輸出線導(dǎo)線電阻值來大大地加大前述差動放大器的輸入電阻值，因為可以防止不需要的電流回授到供測試電源的電壓輸出線來的電子裝置內(nèi)電流回授控制回路以外，因此，雖然是非絕緣型，但亦可達到與絕緣型電子負載裝置一樣的電子負載量控制。
利用將共模檢查線圈(common modc chcck coil)連接在本發(fā)明的電子負載裝置的各個電壓輸入端子，可以減少從供測試電源裝置的電壓輸出共通線經(jīng)由該電子負載裝置來的高頻區(qū)域的高頻共模電流至絕緣型電子負載以上，因此，可以達到不會影響供測試電源裝置負載測試時的漣波與雜訊的測定測試。


圖1是本發(fā)明權(quán)利要求1記載的實施例電路連接圖；圖2是圖1的放大器的放大電路組合圖；圖3是本發(fā)明權(quán)利要求2記載的多輸出電源的對應(yīng)電路構(gòu)造圖；圖4是本發(fā)明權(quán)利要求3記載的電路構(gòu)造圖；圖5是絕緣型電子負載裝置的負載端子與接地間的阻抗測定結(jié)果波形圖；圖6是本發(fā)明的負載端子與接地間的阻抗測定結(jié)果波形圖。
圖1為本發(fā)明專利權(quán)利要求1所記載的第一實施例形態(tài)。作為測試電源裝置的電壓輸出E2的電流IE2，利用電流檢測電阻R1予以檢測，并由該電阻兩端所產(chǎn)生的電位差A(yù)V3 in送至差動放大器A3。差動放大器A3所放大的回授控制電路VA3 out乃進一步送至運算放大器A1。利用該運算放大器A1計算出本發(fā)明的多輸出電子負載裝置的負載控制電壓E1與回授控制電壓VA3 out的差動電壓并放大，再連接至差動放大器A2的一輸入端。將該差動放大器A2的另一輸入端予以接地，以差動放大器A2將運算放大器A1的輸出電壓A1 out與接地間的電位差予以放大，并輸出至負載電流控制元件Q1，利用該差動放大器A2的輸出電壓VA2 out的負載電流控制元件Q1的互導(dǎo)(conductance)GQ1所放大的電流就是負載電流IE2。
在本發(fā)明的一體型多輸出電子負載裝置中，將圖1所示的各放大手段、圖2的1-6所示的放大電路，以表1的1-6所示的組合構(gòu)成即可達到即使電子負載側(cè)的負載控制電壓的極性是相同的，亦可對應(yīng)供測試電源裝置的各種電壓輸出及極性組合的構(gòu)成。
表1

此外，如圖2的1、2所示的差動放大器的電路例AMP1、AMP2的r1-r4的電阻值為r2×r3＝r1×r4通過保持這樣的關(guān)系，即可得以充分的同相電壓除去比。此外，于AMP3-AMP6的放大器電路構(gòu)造中，為了簡略說明，而省略了負回授回路的頻率特性補償電路。
在此就以圖1的電路構(gòu)造來詳細說明各放大手段適用圖2之3放大電路的實施例的各部動作。供測試電源裝置的電壓輸出E2流動的電流IE2電流值，因為電流檢測電阻R1兩端的電位差A(yù)V3 in輸入差動放大器A3，所以，該電位差為VA3 in＝IE2×R1......公式(1)差動放大器A3的輸出電壓VA3 out，是VA3 in與差動放大器A3的放大倍率GA3的積，從公式(1)的關(guān)系來看，為VA3 out＝VA3 in×GA3＝IE2×R1×GA3……公式(2)此輸出電壓VA3 out，被當(dāng)作為了將從電壓輸出E2流動的電流IE2保持所定的電流量的回授控制電壓，與負載控制電壓E1一起，連接于運算放大器A1。在此，將運算放大器A1的輸出電壓當(dāng)作VA1 out，其為輸出電壓VA3 out與運算放大器A1的放大倍率GA1的積，從公式(2)的關(guān)系來看，為VA1 out＝(E1-VA3 out)×GA1＝(E1-IE2×R1×GA3)×GA1……公式(3)此輸出電壓VA1 out是連接于差動放大器A2。該差動放大器A2輸出電壓VA2 out，是輸出電壓VA1 out與差動放大器A2的放大倍率GA2的積，從公式(3)的關(guān)系來看，為VA2 out＝VA1 out×GA2＝(E1-IE2×R1×GA3)×GA1×GA2……公式(4)在此，從供測試電源的電壓輸出E2流動的電流E2，是負載電流控制元件Q1的輸出電壓VA2 out的互導(dǎo)(conductance)GQ1的積，從公式(4)的關(guān)系來看，為IE2＝VA2 out×GQ1＝(E1-IE2×R1×GA3)×GA1×GA2×GQ1……公式(5)將此公式(5)展開，即為 在此，運算放大器A1的放大倍率GA1＝10×6
差動放大器A2的放大倍率GA2＝1負載電流控制元件的互導(dǎo)GQ1＝20S電流檢測電阻R1＝5×10-3Ω差動放大器A3的放大倍率GA3＝100故為公式(6)R1×GA1×GA2×GA3×GQ1的積＝10×7 如公式(7)所示，公式(6)的右邊第2項部分可以近似1，所以， 公式(8)的等效公式成立。
在前述的各定數(shù)條件下，將控制目標電流值IE2定為10A時，負載控制電壓E1的值可以為10V。此外，因為負載控制電壓E1與控制目標電流值IE2有比例的關(guān)系，所以，對于供測試電源的各個電壓輸出的任意負載電流IE2的控制，從公式(8)的關(guān)系來看，利用控制負載控制電壓E1值，即可賦予目標的負載電流。在本實施例的說明中，是將負載電流控制元件作MOSFET，但采用場效晶體管或雙極性晶體管等，亦可達到同樣的動作。
圖3為本發(fā)明非絕緣型三輸出切換電源的電子負載裝置連接例。此為供測試電源的三輸出之中，電壓輸出E2與E4為正極，E6為負極時的電路例，負載控制基準電壓E1、E3、E5全為正極。連接于供測試電源的電壓輸出E2、E4的電子負載電路的放大手段，適用表1之3的放大電路，連接于E5的電子負載電路，適用表1之7的放大手段。圖3的R2、R4、R6為供測試電源的各個電壓輸出線的導(dǎo)線電阻。
因為各電壓輸出的共同線是共通的，所以導(dǎo)線電阻R2、R4、R6也會產(chǎn)生電壓下降，因為供測試電源為非絕緣型多輸出切換電源，所以，各個電壓輸出線的導(dǎo)線電阻加上電壓下降，會使電壓輸出的共通接地電位產(chǎn)生變化，該電位變化的等效值為E7。電壓輸出線導(dǎo)線電阻R2、R4、R6所產(chǎn)生電壓下降及共通接地電位E7，即使對電子負載裝置的接地帶有電位有效期，但在本發(fā)明的電子負載裝置中，因為有各負載控制電路的負載電流控制回路A2及A3、A5及A6、A8及A9的差動放大器，所以不易受到此電位差的影響。
本發(fā)明的電子負載裝置中，對于供測試電源的導(dǎo)線電阻，從電流檢測電阻，經(jīng)由差動放大器，再從運算放大器經(jīng)由差動放大器，使電流控制元件Q1極少漏出于流動的負載電流控制的主回路以外。例如，導(dǎo)線電阻R2是1×10-2Ω，負載電流IE2為10A時的導(dǎo)線電阻所引起的電位有效期是1×10-1V，差動放大電路A2、A3的阻抗(impedance)是5×103Ω時，漏電流為2×10-5A，是極微小的電流值。使用本發(fā)明的非絕緣型多輸出電子負載裝置，對于非絕緣型多輸出切換電源，可使供測試電源各個輸出電流間的干涉變的極小，即使是非絕緣型電子負載，通過本發(fā)明的電路構(gòu)造，即使是直流的，也可達到接近絕緣型電子負載裝置的狀態(tài)。
其次就權(quán)利要求3所記載的創(chuàng)作的效果。資訊處理設(shè)備及音響設(shè)備等所使用的多輸出切換電源，一般會要求與電子負載測試同時產(chǎn)生負荷時的漣波與雜訊的測定，需在100KHz-約20MHz的頻率區(qū)域間。因為非絕緣型多輸出電子負載裝置是并列連接的，從供測試電源裝置的共通線經(jīng)由該電子負載裝置流來的高頻共模雜訊，會對前述的漣波與雜訊測定產(chǎn)生很大的影響，所以只得個別連接絕緣型電子負載裝置。
圖5是已知技術(shù)的絕緣型電子負載裝置對高頻共模雜訊的測定結(jié)果。圖5的A產(chǎn)品是計測技術(shù)研究所制的EL-302RB電子負載裝置、B產(chǎn)品是Hewlett Packard(HP)公司制的HP6063A電子負載裝置的測定結(jié)果，個別的電子負荷端子接地間的阻抗值的頻率特性如圖所示，1MHz下的阻抗，A產(chǎn)品、B產(chǎn)品均約為3Ω。
圖6為A產(chǎn)品的電子負載連接端子附加共模檢查線圈(common modecheck coil)狀態(tài)下的測定結(jié)果，1MHz下的阻抗約為400Ω。此外，在20khH附近所附加的共模檢查線圈的共振頻率區(qū)域的阻抗雖然會減衰，但在前述的100KHz-約20MHz的漣波與雜訊的實用測定頻率區(qū)域，若根據(jù)已知技術(shù)的絕緣型電子負載裝的阻抗改善效果是10倍以上，將共模檢查線圈附加于本發(fā)明的電子負載端子，有效于減低從供測試電源的共通線經(jīng)由電子負載裝置的高頻共模電流，所以，即使是非絕緣型電子負載裝置，在負載特性測試時，亦不影響供測試電源裝置的漣波與雜訊的測定。
如上說明的本發(fā)明的電子負載裝置，不會影響測試對象的多輸出切換電源的各個電壓輸出的導(dǎo)線電阻，雖然是非絕緣型，但可以將所定的電子負載供應(yīng)至供測試電源裝置的各個電壓輸出，在實用頻率區(qū)域大幅減少從供測試電源裝置經(jīng)由電子負載裝置來的高頻共模電流，使在負載特性測試時，不影響供測試電源裝置的漣波與雜訊的測定。
權(quán)利要求
1.一種電子負載裝置，為一種供應(yīng)非絕緣型多輸出切換電源裝置的負載測試的電子負載裝置，其特征在于差動放大器，將供測試電源裝置的各個電壓輸出電流檢出電阻引起的電壓下降予以放大，并將該放大的電壓，外加于產(chǎn)生因應(yīng)供測試電源裝置的各個電壓輸出的所定電子負載的運算放大器的一輸入端，同時，在該初段運算放大器的輸出上，設(shè)置差動放大方式的二次放大器，通過將該二次放大器的差動電壓輸入的一端接地，使不影響供測試電源裝置的各個電壓輸出的電壓輸出線的導(dǎo)線電阻引起的電壓下降，因而可以對供測試電源裝置的各個電壓輸出供應(yīng)所定的負載。
2.如權(quán)利要求1所述的電子負載裝置，其特征在于采用電流檢出用差動放大器與二次放大手段的差動放大器的輸入電阻值，設(shè)定為對供測試電源裝置的電壓輸出線導(dǎo)線電阻具有足夠的阻抗值，如此一來，雖然是非絕緣性，但可以排除因為供測試電源裝置的各個電壓輸出的共通線與接地線的電位差引起的電子負載控制的影響。
3.如權(quán)利要求1所述的電子負載裝置，其特征在于在該電子負載裝置的電壓輸出端子設(shè)置共模檢查線圈，于實用頻率區(qū)域中，可以減少從供測試電源裝置經(jīng)由該電子負載裝置來的高頻共模電流，使不影響供測試電源負載時的漣波與雜訊的測定。
全文摘要
一種電子負載裝置,可測定負載測試狀態(tài)下的漣波與雜訊。從供測試電源裝置的電壓輸出線的作電流檢測電阻兩端的電壓下降量加上差動放大的電壓作回授控制,同時,在該運算放大器的輸出設(shè)置補償與接地的電位差的差動放大器,可以排除供測試電源的各個電壓輸出線的導(dǎo)線電阻所產(chǎn)生的影響,通過將共模檢查線圈附加于供測試電源的各個電壓輸出端子與電子負載裝置輸入端子間,可以在實用頻率區(qū)域大幅減少高頻共模雜訊,所以,雖然是非絕緣型電子負載裝置,但可以達到安定的高頻多輸出負載測試。
文檔編號G01R31/00GK1368644SQ0110360
公開日2002年9月11日 申請日期2001年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月5日
發(fā)明者似鳥憲治 申請人:計測技術(shù)研究所, 博計電子股份有限公司