电子负载电路及电子负载装置的制作方法

1.本发明是关于电子测试设备领域，特别是关于一种电子负载电路及电子负载装置。


背景技术：

2.电子负载是一种常用的电源测试仪器，它通过控制内部功率管或晶体管实现通过仪器的电流的改变，依靠功率管内阻耗散功率和低电阻负载来消耗电能，以模拟电子负载的情况。一般可以配置成恒流、恒阻、恒压和恒功率四种工作模式。
3.由于电子负载能够提供强大的电源测试环境，满足不同的测试需求，因此，在电子仪器仪表中占有很大的市场，主要适用于各种电源、电池、适配器及需要电子负载测试的场合。
4.随着半导体集成电路芯片工艺不断提高，芯片的集成度也逐渐提高,目前的高端芯片设计在内核电压不断降低的情况下，芯片需要消耗电流已经超过600a。因此为芯片供电的电源一直向着低压大电流的方向演进。
5.而如何设计可靠的电源和对电源进行完善的性能验证已成为芯片设计必须充分考虑的要点。而电子负载可以作为芯片电源的测试负载使用，模拟芯片使用时的各种工况，使研发人员对芯片电源性能有足够把握。电子负载仪的性能必须能够覆盖芯片电源的大电流和高动态性能的测试要求。
6.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种电子负载电路，其能够满足大电流和高动态性能的测试要求。
8.为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种电子负载电路，包括：多路负载单元和与负载单元连接的控制模块，所述控制模块用于输出参考电压，所述负载单元包括：负载模块、驱动模块和比较模块。
9.负载模块用于连接待测电源；驱动模块与负载模块连接，所述驱动模块用于驱动负载模块进行电源测试，所述负载模块在电源测试时获得负载电压；比较模块与控制模块、驱动模块和负载模块连接，所述比较模块用于采集负载电压的反馈信号并将参考电压和反馈信号进行比较以输出控制驱动模块的控制信号，所述驱动模块根据控制信号控制流过负载模块的电流。
10.在本发明的一个或多个实施例中，所述负载模块包括负载电阻和mos管，所述mos管的漏极与待测电源相连，所述mos管的源极与负载电阻的第一端和比较模块相连，所述负载电阻的第二端接地，所述mos管的栅极与驱动模块的输出端相连。
11.在本发明的一个或多个实施例中，所述驱动模块包括若干电压跟随器，所述电压
跟随器的输出端与负载模块相连，所述电压跟随器的输入端与比较模块的输出端相连。
12.在本发明的一个或多个实施例中，所述电压跟随器设置有两个。
13.在本发明的一个或多个实施例中，所述比较模块包括比较器和电阻，所述比较器的第一输入端与控制模块相连以接收参考电压，所述比较器的第二输入端通过电阻与负载模块相连以接收负载电压。
14.在本发明的一个或多个实施例中，所述负载电阻为铝壳绕线电阻。
15.在本发明的一个或多个实施例中，所述电子负载电路还包括转换开关，所述转换开关与比较模块、控制模块和外部信号发生器相连，所述转换开关用于连通比较模块和控制模块或者比较模块和外部信号发生器。
16.在本发明的一个或多个实施例中，所述负载模块与待测电源通过电流接口相连。
17.在本发明的一个或多个实施例中，所述mos管为n型场效应管。
18.本发明还公开了一种电子负载装置，包括所述电子负载电路以及用于安装所述电子负载电路的机箱。
19.与现有技术相比，根据本发明实施例的电子负载电路及电子负载装置，通过多路负载单元能够提供大电流和高动态负载能力，通过控制模块、负载模块、驱动模块和比较模块提供灵活精确的负载控制方式。本发明使用方便，能够适应复杂的使用环境。
附图说明
20.图1是根据本发明一实施例的电子负载电路的系统图。
21.图2是根据本发明一实施例的电子负载电路的电路原理图。
22.图3是根据本发明一实施例的负载电阻的三视图。
23.图4是根据本发明一实施例的电流接口的立体图。
具体实施方式
24.下面结合附图，对本发明的具体实施例进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。
25.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
26.如图1所示，本发明一具体实施例中的一种电子负载电路，包括：多路负载单元和与负载单元连接的控制模块10，控制模块10用于输出参考电压。
27.负载单元包括：负载模块21、驱动模块22和比较模块23。
28.负载模块21用于连接待测电源100；驱动模块22与负载模块21连接，驱动模块22用于驱动负载模块21进行电源测试，负载模块21在电源测试时获得负载电压；比较模块23与控制模块10、驱动模块22和负载模块21连接，比较模块23用于采集负载电压的反馈信号并将参考电压和反馈信号进行比较以输出控制驱动模块22的控制信号，驱动模块22根据控制信号控制流过负载模块21的电流。
29.如图2所示，负载模块21包括负载电阻r1和mos管m1。mos管m1的漏极与待测电源100相连，mos管m1的源极与负载电阻r1的第一端和比较模块23相连，负载电阻r1的第二端
接地，mos管m1的栅极与驱动模块22的输出端相连。
30.如图3所示，本实施例中的负载电阻r1为铝壳绕线电阻，负载电阻r1的型号为rx24-50-r020n。铝壳绕线电阻相较于一般用的水泥电阻或者陶瓷珐琅线绕电阻，具有体积更小以及散热更好的优点，而且通过特殊的绕线工艺能够降低铝壳绕线电阻的寄生电感。本实施例中的mos管m1为低导通电阻和低栅极电荷的n型场效应管。在其他实施例中，mos管m1可以为p型场效应管。
31.通过选用了低导通电阻、低栅极电荷的n型场效应管管作为开关，使得每路的负载模块21的总电流能力可以达到30a以上，这样并行多路负载的设计，可以满足最新的电源输出大电流测试需求，本实施例中的多路负载模块21的总电流负载能力可达到700a。而且低电阻值、低电感值的铝壳绕线电阻，加上低导通电阻、低栅极电荷的n型场效应管配合比较模块23和驱动模块22使得n型场效应管对负载电阻r1具有快速开关能力，满足电源快速动态能力测试的需求。
32.驱动模块22和比较模块23配合控制mos管m1的开启和关闭。
33.如图2所示，驱动模块22包括若干电压跟随器，电压跟随器用于放大电路对mos管m1的驱动能力。本实施例中的电压跟随器设置有两个，分别为第一电压跟随器u1和第二电压跟随器u2。比较模块23包括比较器a1和电阻r2。
34.具体的，第一电压跟随器u1和第二电压跟随器u2的输出端与负载模块21相连，即与第一电压跟随器u1和第二电压跟随器u2的输出端与mos管m1的栅极相连。第一电压跟随器u1的第二输入端和输出端短接，第二电压跟随器u2的第二输入端和输出端短接。第一电压跟随器u1的第一输入端和第二电压跟随器u2的第一输入端与比较模块23的输出端相连。第一电压跟随器u1和第二电压跟随器u2的第一输入端为正输入端，第一电压跟随器u1和第二电压跟随器u2的第二输入端为负输入端。在其他实施例中，第一电压跟随器u1和第二电压跟随器u2的第一输入端为负输入端，第一电压跟随器u1和第二电压跟随器u2的第二输入端为正输入端。
35.比较器a1的第一输入端与控制模块10相连以接收参考电压，比较器a1的第二输入端通过电阻r2与负载模块21相连以接收负载电压的反馈信号。比较器a1的输出端与第一电压跟随器u1的第一输入端和第二电压跟随器u2的第一输入端相连。比较器a1的第一输入端为负输入端，比较器a1的第二输入端为正输入端。在其他实施例中，比较器a1的第一输入端为正输入端，比较器a1的第二输入端为负输入端。
36.负载电阻r1上的负载电压经电阻r2生产反馈信号反馈至比较器a1的第一输入端，比较器a1将控制模块10输出的参考电压和反馈信号进行比较输出控制信号，第一电压跟随器u1和第二电压跟随器u2根据该控制信号控制mos管m1，以调节流过负载电阻r1的负载电流。
37.如图2所示，电子负载电路还包括转换开关s1，转换开关s1与比较模块23、控制模块10和外部信号发生器200相连，转换开关s1用于连通比较模块23和控制模块10或者比较模块23和外部信号发生器200。
38.本实施例中的控制模块10为stm32系列芯片，加上内置或外置的用于输出多路参考电压的dac模块以及用于检测流过负载电阻r1的负载电流的adc模块，配合驱动模块22和比较模块23从而可以精确控制每路负载电阻r1上通过的负载电流。控制模块10支持编程，
所以可根据设定的曲线动态调整负载电流。
39.信号发生器200能够产生一些更复杂调制的开关信号，使负载电流控制达到柔性配置，从而充分满足电源各种模式的测试需要。
40.控制模块10连接有显示屏和机械按键，给予使用者便利的人机交互。
41.如图4和图2所示，本实施例中的负载模块21与待测电源100通过电流接口30相连，电流接口30的型号为1721850001。待测电源100通过该电流接口与负载模块21相连，从而使得连接更方便、更稳定、更可靠。
42.本实施例中的负载单元还包括散热片，在焊接有负载电阻r1的pcb板上进行镂空，该镂空位置对应负载电阻r1，通过设置导热垫让散热片与负载电阻r1充分接触，从而对负载电阻进行散热。
43.电子负载电路还包括用于散热的风扇模块，风扇模块与控制模块10连接，通过风扇模块带着电子负载电路上产生的热量，特别是散热片上的热量。
44.电子负载电路还包括过温过流保护模块，过温过流保护模块与控制模块连接，过温过流保护模块用于对负载电阻r1进行过温和过流保护。
45.本发明还公开了一种电子负载装置，包括用于安装电子负载电路的机箱。
46.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。