一种精密电源的电源中断测试系统及其测试方法与流程

本发明涉及电源中断保护电路，尤其涉及一种精密电源的电源中断测试系统及其测试方法。

背景技术：

随着电子技术的发展，飞机、汽车等现代化复杂系统中使用了大量的直流供电电子设备，由于这些电子设备在工作中往往要承受强烈的震动、冲击、环境变化等外部应力，其供电容易产生波动甚至中断，因此对这类非固定使用的电子设备均设计了针对电源中断的保护电路，即出现瞬时外部电源中断时不应影响电子设备内部正常工作。

为了验证电源中断保护电路的功能性能，需要测试系统具备模拟电源中断的能力，传统的方法采用开关(继电器或模拟开关)瞬间切断电源再恢复的方法，能够测试电源保护电路是否起效，但存在如下问题：

1)智能测试出电源保护电路在一定中断宽度下是否起作用，但中断宽度不能精确设定(继电器开关时间均为ms级)，无法准确测试出电源中断保护电路的极限性能，如极限中断宽度等；

2)采用模拟开关能够使中断宽度设定达到10us级，但在供电线路串入模拟开关会导致用电侧电压明显下降(功率模拟开关内阻高达1ω以上)，且降低的电压随着负载电流变化，对需要精密电源供电的电子设备无法满足高精度电压供给和测试。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种精密电源的电源中断测试系统及其测试方法，该电源中断测试系统控制流程简单，精确测试电源中断保护电路的性能，电源中断宽度测试精度高、准确率大，有效避免了电压受开关和负载的影响，该方法测试简单、快捷，能通过设定不同的电压值实现对不同设备的测试，以解决现有技术中存在的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种精密电源的电源中断测试系统，包括连接被测设备的中断性能测试设备和供电电源，在所述供电电源和所述被测设备之间设有一电源中断模块，所述中断性能测试设备反馈控制连接所述电源中断模块。

进一步优化地，所述电源中断模块包括有一与所述供电电源相连接的模拟开关，模拟开关的另一端连接有一线性稳压器的输入端，线性稳压器的输出端连接所述被测设备；所述电源中断模块还包括有一控制电路，控制电路控制连接所述模拟开关，控制电路通过一电压调整电路连接所述线性稳压器的控制端，所述中断性能测试设备反馈控制连接控制电路。

进一步优化地，所述模拟开关包括有一源极连接所述供电电源的场效应管q3，场效应管q3的漏极串联一电容c9后接地。

进一步优化地，所述控制电路包括一外部控制信号f_ctl，外部控制信号f_ctl连接有一电阻r24，电阻r24的另一端连接有一三极管q1的基极，三极管q1的集电极连接场效应管q3的栅极和一电阻r21，电阻r21的另一端连接场效应管q3的源极，三极管q1的发射极接地。

进一步优化地，所述线性稳压器为型号为lm338k的线性稳压芯片。

进一步优化地，所述电压调整电路包括开关s1-s4，开关s4的一端接地，另一端连接一电阻r51，开关s3的一端接地，另一端连接一电阻r27，开关s2的一端接地，另一端连接一电阻r28，开关s1的一端接地，另一端连接一电阻r29，电阻r51、电阻r27、电阻r28和电阻r29相连后连接线性稳压器的控制引脚adj和一电阻r50，电阻r50的另一端连接线性稳压器的输出端，线性稳压器的输出端连接一接地的电容c8和被测设备。

进一步优化地，所述控制电路还包括控制开关s1-s4动作的s1-s4开关继电器。

进一步优化地，所述手动控制开关s1-s4可代替s1-s4开关继电器。

一种如权利要求1所述精密电源的电源中断测试系统的测试方法，包括以下步骤：

s1：所述供电电源正常输出，中断性能测试设备反馈控制所述电源中断模块输出正常的精确供电电压；

s2：所述被测设备正常接电，中断性能测试设备完成对被测设备的正常功能测试；

s3：所述中断性能测试设备设定电源中断模块的电源中断宽度的初始值p；

s4：所述电源中断模块产生电源中断；

s5：所述中断性能测试设备测试被测设备是否正常；

s6：如所述被测设备功能不正常，则中断性能测试设备记录当前电源中断宽度的值p；如所述被测设备功能正常，则中断性能测试设备设定的所述电源中断模块的电源中断宽度p增加1幅宽，并返回到步骤s4。

所述1幅为1毫秒-1秒。

本发明的有益效果是：该系统提供了精确测试电源中断保护电路性能的方法，电源中断宽度的精度高，并且所提供的电压能够不受开关和负载的影响。

该系统电路设计简单，廉价高效，且能够方便的程控设置不同电压以适应不同的被测设备应用，具有很强的通用性，测试的电源中断宽度精度大、宽度大，适于广泛推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的电路连接图。

图3为本发明的控制流程图。

图4为本发明的电压调整控制原理图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-图3所示，本实施例公开了一种精密电源的电源中断测试系统，包括连接被测设备的中断性能测试设备和供电电源，在所述供电电源和所述被测设备之间设有一电源中断模块，所述中断性能测试设备反馈控制连接所述电源中断模块。

作为一种优选的实施方式，所述电源中断模块包括有一与所述供电电源相连接的模拟开关，模拟开关的另一端连接有一线性稳压器的输入端，线性稳压器的输出端连接所述被测设备；所述电源中断模块还包括有一控制电路，控制电路控制连接所述模拟开关，控制电路通过一电压调整电路连接所述线性稳压器的控制端，所述中断性能测试设备反馈控制连接控制电路。

作为一种优选的实施方式，所述模拟开关包括有一源极连接所述供电电源的场效应管q3，场效应管q3的漏极串联一电容c9后接地。模拟开关为场效应管q3，采用功率mosfet或igbt等高速可控器件。

作为一种优选的实施方式，所述控制电路包括一外部控制信号f_ctl，外部控制信号f_ctl连接有一电阻r24，电阻r24的另一端连接有一三极管q1的基极，三极管q1的集电极连接场效应管q3的栅极和一电阻r21，电阻r21的另一端连接场效应管q3的源极，三极管q1的发射极接地。整体采用三极管q1+电阻r21+电阻r22组成的控制电路，用来控制场效应管q3的断开和导通，具体原理为：电阻r21+电阻r22串联分压为场效应管q3提供合适的偏置电压，其中外部控制信号f_ctl为fpga的io信号，高电平3.3v，低电平0v，当f_ctl为0v时，三极管q1截止，电阻r21上的分压为0，场效应管q3断开；当f_ctl为3.3v时，三极管q1导通，35v通过电阻r21+电阻r22串联分压向场效应管q3提供偏置电压，使场效应管q3导通。

作为一种优选的实施方式，所述线性稳压器为型号为lm338k的线性稳压芯片，能够满足1.2v～32v/5a的稳压输出能力。

作为一种优选的实施方式，所述电压调整电路包括开关s1-s4，开关s4的一端接地，另一端连接一电阻r51，开关s3的一端接地，另一端连接一电阻r27，开关s2的一端接地，另一端连接一电阻r28，开关s1的一端接地，另一端连接一电阻r29，电阻r51、电阻r27、电阻r28和电阻r29相连后连接线性稳压器的控制引脚adj和一电阻r50，电阻r50的另一端连接线性稳压器的输出端，线性稳压器的输出端连接一接地的电容c8和被测设备。

其中，电压调整电路通过电阻r51、电阻r27、电阻r28和电阻r29调整电压的工作原理如下：

如图4所示，其中vref典型值为1.25v，iadj典型值为50μa，因此可根据需要计算所需的r1和r2，实现输出电压值的选择。

计算公式为：

这里采用4个继电器开关s1-s4选择4种不同的分压电阻值(电阻r50与电阻r51、电阻r27、电阻r28、电阻r29分压)实现4种输出电压的选择，继电器控制和驱动信号来源于控制电路，其中“开关s1-s4控制”信号由fpga的io控制继电器驱动电路实现。这里继电器开关s1-s4也可换成手动开关，此处仅用于说明输出电压值可根据需要进行设置。

作为一种优选的实施方式，所述控制电路还包括控制开关s1-s4动作的s1-s4开关继电器。

作为一种优选的实施方式，所述手动控制开关s1-s4可代替s1-s4开关继电器。

一种如权利要求1所述精密电源的电源中断测试系统的测试方法，包括以下步骤：

s1：所述供电电源正常输出，中断性能测试设备反馈控制所述电源中断模块输出正常的精确供电电压；

s2：所述被测设备正常接电，中断性能测试设备完成对被测设备的正常功能测试；

s3：所述中断性能测试设备设定电源中断模块的电源中断宽度的初始值p；

s4：所述电源中断模块产生电源中断；

s5：所述中断性能测试设备测试被测设备是否正常；

s6：如所述被测设备功能不正常，则中断性能测试设备记录当前电源中断宽度的值p；如所述被测设备功能正常，则中断性能测试设备设定的所述电源中断模块的电源中断宽度p增加1幅宽，并返回到步骤s4。

如图1中所示，其中：

uo—被测设备的供电信号；

ui—输入电源中断模块的供电电源；

u1—电源中断模块内部的中间电压信号，u1电压值介于uo和ui之间。

模拟开关—实现了10us级精度的电源中断控制；

线性稳压器—根据需要选择固定电压或可调电压均可，这里要求稳压器的动态响应速度要快，以满足10us级输入输出信号变化的指标；

电压调整电路—配合稳压器实现最终输出电压的程控调整，这里要求dac、电位计的精度应满足输出电压精度需要；

控制电路—用于产生开关控制信号，以及控制电压调整电路。

开关控制信号—由控制电路产生的模拟开关控制信号，一般为脉冲信号，可实现10us级精确程控

中断性能测试设备—用于测试被测设备在供电电源中断情况下工作是否正常。

本发明精密电源的电源中断测试系统的工作原理如下：确定好被测设备后，首先确定被测设备的供电电源，然后根据上述的计算公式计算出分压电阻值(即电阻r50与电阻r51、电阻r27、电阻r28、电阻r29之间的分压)，进而来确定开关s1-s4各开关的开闭情况，然后，通过手动或者继电器开关s1-s4来相对应开闭开关s1-s4，实现输出电压在线性稳压器的作用下等于被测设备正常工作的输入电压值，然后，中断性能测试设备与fpga通信，由fpga发出脉冲信号，来控制f_ctl实现对场效应管q3按照一定规律的导通和截止，进而实现对被测设备按照一定规律的供电中断，中断性能测试设备对在进行中断过程中的被测设备做性能测试，判断被测设备功能是否正常，fpga发出脉冲信号的时候，按着中断宽度逐渐增加的规律发出，被测设备功能在某个宽度下工作不正常时，便为电源中断保护电路的极限中断宽度。

本发明的测试方法是：

s1：所述供电电源正常输出，中断性能测试设备反馈控制所述电源中断模块输出正常的精确供电电压，对被测设备正常供电；

s2：所述被测设备正常接电，中断性能测试设备完成对被测设备的正常功能测试；

s3：所述中断性能测试设备设定电源中断模块的电源中断宽度的初始值p，即中断性能测试设备与fpga通信，由fpga发出脉冲信号，来控制f_ctl实现对场效应管q3按照一定规律的导通和截止，场效应管q3截止状态的宽度为中断宽度；

s4：场效应管q3截止，电源中断模块产生电源中断；

s5：中断性能测试设备测试这个电源中断宽度下被测设备工作是否正常；

s6：如所述被测设备功能不正常，则中断性能测试设备记录当前电源中断宽度的值p’；如所述被测设备功能正常，则中断性能测试设备设定的电源中断模块的电源中断宽度p增加1幅宽，并返回到步骤s4中，进行重复步骤s4、步骤s5和步骤s6的操作，实现电源中断宽度值得逐渐增加，直到被测设备功能不正常，中断性能测试设备记录当前电源中断宽度的值p’。

综上，实现电子设备电源中断保护的性能测试：通过程控设定不同的电源中断宽度和电压，实现电子设备电源中断保护性能的准确测试，如保护宽度、保护电压等；适应性设备广泛。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。