电子负载模块和方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及电子负载，并且更具体地涉及被配置用于检测印刷板上的电源系统的电子负载模块以及方法及其系统。
【背景技术】
[0002]现代的集成电路(IC)在更低的电源电压下消耗越来越多的电能。因此，在适当电压下将转换的电能从电源单元(PSU)传送至IC的传统方式不再是切实可行的方案。这可以很容易使用欧姆定律通过简单计算而被理解:电源电压2.2V且功耗30W的IC需要约13A的电流。由于从PSU到IC的引线的阻抗，这样等级的PSU展现了较大的欧姆损耗。
[0003]一般的解决此问题的方案是将PSU放置为临近PCB上的IC并且利用经由连接器提供至PCB上的PSU的中间总线电压。如今一般还可以将功率控制器集成在PCB上，该PCB使用专用总线(诸如PMBUS)控制所有PSU。
[0004]这使得PCB包括与不同功能的电路相关的若干交织的子系统。一个重要的子系统是电源系统。电源系统必须为大功率消费者(诸如现场可编程门阵列(FPGA)电路)提供低电源电压和高电流下的稳定功率。特别是开启FPGA电路的阶段被证明是对于PSU而言十分苛刻的，这是因为通常建议以可控方式增加电源电压。
[0005]在现代PCB发展过程中，通常期望在集成为PCB上的整个系统之前分别检测每个子系统。因此，为了检测PCB上的PSU系统，电子负载需要替换诸如FPGA电路的耗电流子电路。
[0006]这种电子负载通常可以作为通过引线和连接器连接至PCB的台式(bench-top)仪器以及机架安装(rack mounted)设备而得到。
[0007]另一方面是检测PCB上的环境的影响，并且具体地PCB上的电源系统的稳定性和功能性的温度影响。
[0008]如图1所示，该环境测试通常在环境测试室中进行。该环境测试是通过使用连接至电源系统的电子负载将PCB放置在该室内进行的。该室的温度逐渐升高，直至达到期望的工作温度。之后通过开启电源系统并且改变电子负载以仿真不同的工作条件来执行电源系统的电子检测。
[0009]这种设置会出现一些问题。首先，环境测试室通常价格昂贵且体积庞大。其次，将电子负载连接至PCB的引线通常较长，从而在电子负载和PCB之间产生寄生电感和电容。该寄生影响使得难以通过电子负载正确仿真PCB上的转换速率影响。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的是解决上述问题和缺陷，并且提供改进的电子负载模块以及系统和方法。
[0011]本目的及其他是通过根据独立权利要求的方法、电子负载模块和系统以及通过根据从属权利要求的实施例实现的。
[0012]根据一个实施例，提供了一种用于操作电子负载模块的方法。电子负载模块包括:数字控制电路，被配置为经由数据总线连接器连接至功率控制器；有源负载，可操作地连接至并且由所述数字控制电路控制；以及第一输入，可操作地连接至有源负载并且被配置为连接至待测设备。该方法包括:经由数据总线连接器从可连接的所述功率控制器接收控制数据；以及基于所接收的控制数据控制有源负载，以经由第一输入减小来自可连接的待测设备的限定电流。该方法还包括:利用数字控制电路和可连接的功率控制器基于所接收的控制数据控制有源负载，以产生并且维持待测设备的环境温度。
[0013]根据另一实施例，提供了一种电子负载模块。电子负载模块包括:数字控制电路，被配置为经由数据总线连接器连接至功率控制器；有源负载，可操作地连接至并且由数字控制电路控制；以及第一输入，可操作地连接至有源负载并且被配置为连接至待测设备。数字控制电路被配置为经由数据总线连接器从所述可连接的功率控制器接收控制数据。数字控制电路进一步被配置为控制有源负载，以经由第一输入减小来自所述待测设备的限定电流。电子负载模块的有源负载被配置为由所述数字控制电路控制，以产生并且维持可连接的待测设备的环境温度。
[0014]根据又一实施例，提供了一种电子加载待测设备的系统。该系统包括:功率控制器，被配置为控制待测设备内的至少一个功率转换器电路；待测设备的物理壳体；以及温度传感器，可操作地连接至所述功率控制器并且被配置为测量所述物理壳体内部的环境温度。该系统进一步包括:电子负载模块，被配置为由所述功率控制器控制并且被配置为布置在待测设备内。电子负载模块包括有源负载，被配置为减小来自所述待测设备的电流。电子负载模块包括有源负载，被配置为减小来自所述待测设备的电流。该系统的电子负载模块被配置为使用有源负载在待测设备的物理壳体内产生并且维持限定环境温度，以及功率控制器被配置为基于所测量的环境温度以及利用电子负载模块控制物理壳体内的环境温度。
[0015]具体实施例的优点在于使传统环境测试室变得不再必需。
【附图说明】
[0016]图1是负载测试系统的传统设置的示意图。
[0017]图2是本发明电子负载模块的示意性框图。
[0018]图3是图2的电子负载模块执行的方法的流程图。
[0019]图4是具有第二输入和计算机接口的电子负载模块的示意性框图。
[0020]图5是电子负载模块的有源负载的示意性电路框图。
[0021]图6是加入图5的电子负载模块的电子负载系统的示意性框图。
[0022]图7是备选电子负载系统的示意性框图。
【具体实施方式】
[0023]下文中，将参照特定实施例以及附图更详细地描述不同方面。为了解释而不限制本发明的目的，阐述了特定细节，诸如特定场景和技术，以便提供对不同实施例的充分理解。然而，与这些特定细节不同的其他实施例也可能存在。
[0024]图1是用于在升高的温度下执行测量的传统测量设置(一般标注为100)的示意图。该设置包括环境测试室101，可以控制其内的温度。在环境测试室101中布置有待测设备(DUT) 103。DUT 103可以是PCB或者是具有内部PSU的完整设备。为检测DUT的PSU，可以适当地将电子负载102连接至PSU。为了将电子负载102连接至DUT 103，引线104布置于其间。这些引线104通常相对较厚，从而使欧姆损耗的影响最小化。
[0025]该系统的严重缺陷是由长引线104产生的寄生电感和电容。这些寄生分量使得难以对DUT 103执行精确的转换速率(slew rate)测量。
[0026]另一缺陷与测量设置自身相关。通过将电子负载102与DUT 103分离布置，在测量期间不能捕获DUT 103中的局部加热效应。
[0027]因此，如能避免这些缺陷将是非常有益的。
[0028]本公开描述了一种灵活的方法来克服传统设置系统100的缺陷。
[0029]一般地，PCB上的现代电子电路通常包括在低电源电压下具有巨大电能需求的一些电路。该电路可以是现场可编程门阵列(FPGA)。为满足来自FPGA的电能需求，PCB通常包括若干点的负载(POL)电压转换器。这些POL校准器通常经由诸如功率管理总线(PMBUS)的专用总线连接至功率控制器。功率控制器被配置为经由所述专用总线控制每个POL校准器。
[0030]图2是电子负载模块(一般标注为200)的实施例的不意性框图。电子负载模块200包括数字控制电路201，被配置为经由数据总线连接器202连接至上述功率控制器。数字控制电路201进一步连接至有源负载203。有源负载203进一步包括第一输入204，被配置为连接至DUT。有源负载203被配置为将来自第一输入204的限定电流减小到接地电势并且产生并维持可连接的DUT的环境温度。分别用于减小限定电流或产生热的有源负载203的控制是通过数字控制电流201和可连接功率控制器进行的。
[0031]电子负载模块