电流测量系统的制作方法

本文所述的主题的实施方案整体涉及一种用于测量待测装置所消耗的电流的测试系统，并且涉及一种适用于该测试系统中的电流隔离式电压调节器。

背景技术：

1、电子装置、系统和部件在制造期间和/或在部署之后以持续的方式常规地经受电气测试。例如，可测试电子装置以测量其在不同操作模式期间消耗的电流量。异常低或异常高的所测量电流可以是故障、误差或制造缺陷的指示符。

2、低功耗电子装置诸如电池供电的医疗装置可利用开关模式电源(smps)，该smps在于装置的待机模式期间发生的低负载电流下提供按需开关方案。在这种装置中，待机模式期间的开关在按需的基础上发生。因此，开关周期通常增加到输入滤波器电容器在使电流平滑时变得无效的程度。这导致典型地类似于具有高动态范围的脉冲串的不连续输入电流。就这一点而言，“唤醒”电流脉冲之间的非开关电流可比开关脉冲小四到五个数量级。随着开关周期对于给定脉冲宽度增加(即，占空比减小)，总电流测量精度变得愈发受到非开关电流的影响。这些因素的组合不利地影响最易得电流测量系统的有效性和准确性，这些电流测量系统主要被设计来测量连续电流和/或具有低动态范围的电流。因此，当利用常规(并且经济上可行的)电流测量装备测试此类装置时，具有高动态范围的不连续电流的测量精度变差。

3、测量电流的测试系统可包括用于向待测装置提供操作功率的电压调节器。常规低压差或线性电压调节器利用调节器输入电压来为某些部件诸如内部电压参考和误差放大器供电。因此，这种类型的电压调节器的输入电流将始终高于输出电流。尽管这种类型的电压调节器在一些应用中是适当的，但它可能不适合于期望使输出电流与输入电流匹配的某些应用。

技术实现思路

1、本文公开了一种测试系统和相关电流测量技术，其可准确地且有效地测量待测装置所消耗的电流，其中电流表现出不连续和高动态范围特性。本文还公开了以电流隔离式方式操作以使得调节器输出电流紧密地匹配调节器输入电流的线性电压调节器。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、本文公开了一种用于测量待测装置(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调节器输入端子处的输入电压在调节器输出端子处生成dut操作电压；开关电路，该开关电路用于调节直流(dc)电压源、电力电容器和电压调节器之间的电气连接；和控制器，该控制器耦合到电力电容器、电压调节器和开关电路。控制器可被配置为：控制开关电路以将测试系统置于充电状态，以利用dc电压源对电力电容器进行充电；在电力电容器已达到充电电压之后，控制开关电路以将测试系统置于测量状态，使得电力电容器向电压调节器提供电容器电压；并且在电力电容器已响应于负载而达到放电电压之后，计算在测试系统在测量状态下的操作期间记录的时间段内由电力电容器提供的电流。电流基于充电电压的采样值、放电电压的采样值和电力电容器的放电特性来计算。

3、根据某些实施方案，一种用于测量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调节器输入端子处的输入电压在调节器输出端子处生成dut操作电压；第一开关元件，该第一开关元件位于dc电压源和调节器输入端子之间；第二开关元件，该第二开关元件位于dc电压源和电力电容器的电源端子之间；和控制器，该控制器耦合到电力电容器、电压调节器、第一开关元件和第二开关元件。控制器可被配置为：闭合第一开关元件和第二开关元件以利用dc电压源对电力电容器进行充电；在电力电容器已达到充电电压之后，断开第一开关元件和第二开关元件，使得电力电容器向电压调节器提供电容器电压；当第二开关元件断开时，记录与第一开关元件的断开相关联的测量开始时间；在电力电容器已响应于负载而达到放电电压之后，闭合第一开关元件；当第二开关元件断开时，记录与第一开关元件的闭合相关联的测量结束时间；并且基于电力电容器的充电电压的采样值、电力电容器的放电电压的采样值和电力电容器的放电特性，计算在测量开始时间和测量结束时间之间由电力电容器提供的电流。

4、本文还公开了一种利用测试系统测量dut的电流的自动化方法，该测试系统具有电力电容器、用于为dut生成dut操作电压的电压调节器、用于调节直流(dc)电压源、电力电容器和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：利用控制器自动控制开关电路以将测试系统置于充电状态，使得dc电压源对电力电容器进行充电；在电力电容器已达到充电电压之后，利用控制器自动控制开关电路以将测试系统转变为测量状态，使得在测试系统处于测量状态时电力电容器向电压调节器提供电容器电压，其中在测试系统处于测量状态时dut耦合到电压调节器的调节器输出端子；利用控制器记录测量开始时间；在电力电容器已响应于dut的操作而达到放电电压之后，利用控制器自动控制开关电路以将测试系统转变为测量后状态；利用控制器记录测量结束时间；基于充电电压的采样值、放电电压的采样值和电力电容器的放电特性，计算在测量开始时间和测量结束时间之间由dut消耗的电流；以及生成所计算的电流作为测试系统的输出。

5、本文还公开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；顺序通道场效应晶体管，该顺序通道场效应晶体管耦合在输入电压端子和输出电压端子之间；电压参考源，该电压参考源用于提供线性电压调节器的参考电压，该电压参考源由与输入电压端子隔离的独立电压供应器供电；缓冲放大器，该缓冲放大器具有缓冲输出端、耦合到输出电压端子的正极缓冲输入端、以及耦合到缓冲输出端的负极缓冲输入端，该缓冲放大器由独立电压供应器供电；反馈分频器网络，该反馈分频器网络耦合在缓冲输出端和接地端子之间，该反馈分频器网络在分频器输出端处提供缩放输出电压；和误差放大器，该误差放大器具有耦合到晶体管的误差输出端、耦合到分频器输出端以接收缩放输出电压的正极误差输入端、以及耦合到电压参考源以接收参考电压的负极误差输入端，该误差放大器由独立电压供应器供电。误差放大器的输出是基于参考电压和缩放输出电压之间的差。误差放大器的输出控制晶体管的阻抗以调整输出电压端子处的调节器输出电压。

6、还公开了线性电压调节器的另一实施方案。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；顺序通道场效应晶体管，该顺序通道场效应晶体管耦合在输入电压端子和输出电压端子之间；缓冲放大器，该缓冲放大器具有缓冲输出端、耦合到输出电压端子的正极缓冲输入端、以及耦合到缓冲输出端的负极缓冲输入端，该缓冲放大器由与输入电压端子隔离的独立电压供应器供电；反馈分频器网络，该反馈分频器网络耦合在缓冲输出端和接地端子之间，该反馈分频器网络在分频器输出端处提供缩放输出电压；模数转换器(adc)，该adc具有耦合到分频器输出端以接收缩放输出电压的模拟电压输入端并且具有第一数字输出接口以提供缩放输出电压的数字表示，该adc由独立电压供应器供电；数字处理核心，该数字处理核心具有耦合到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，该数字处理核心被配置为基于缩放输出电压的数字表示和参考电压的数字表示之间的差来在第二数字输出接口处生成数字控制输出，该数字处理核心由独立电压供应器供电；以及数模转换器(dac)，该dac具有耦合到第二数字输出接口的第二数字输入接口并且具有耦合到晶体管的模拟输出端。dac被配置为将数字控制输出转换为模拟控制电压并且在模拟输出端处提供模拟控制电压。模拟控制电压控制晶体管的阻抗以调整输出电压端子处的调节器输出电压。dac由独立电压供应器供电。

7、本文还公开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；顺序通道场效应晶体管，该顺序通道场效应晶体管耦合在输入电压端子和输出电压端子之间；和误差放大器，该误差放大器具有耦合到晶体管的误差输出端、直接连接到输出电压端子以接收调节器输出电压的正极误差输入端、以及耦合到参考电压端子以接收参考电压的负极误差输入端。误差放大器由与输入电压端子隔离的独立电压供应器供电。误差放大器的输出是基于参考电压和调节器输出电压之间的差。误差放大器的输出控制晶体管的阻抗以调整输出电压端子处的调节器输出电压。

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。