CN100462727C - 适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置 - Google Patents
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Abstract
适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置，包括一自动增益控制放大器，其输入端供输入待测交流电源作为信号源，而其输出端可送出一经增益调节过的增益输出信号。一均方根值转换电路，由该自动增益控制放大器的输出端取得一增益输出信号，并产生一均方根值回授信号送至该自动增益控制放大器的回授信号输入端。当任意交流信号波形送入该自动增益控制放大器的输入端时，经过该自动增益控制放大器及均方根值转换电路的控制下，使该自动增益控制放大器的输出端输出的增益输出信号得以恒保持预定值，依据该增益输出信号即可用以控制该电子负载回路。该交流电子负载模拟装置，还包括一准位调整电路，作为该自动增益控制放大器的输出信号准位的调节。
Description
技术领域
本发明是关于一种交流电子负载模拟装置，特别是关于一种适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置。
技术背景
在现代工业仪器、电气设备、计算机设备中都需要配备交流电源设备。例如目前工业界中经常所使用的交流电源设备，包括有不断电电源(UPS)、反相器(INVERTER)、稳压器(VOLTAGE REGULATOR)等。这些各式交流电源设备在设计、组装完成之后，为了要了解其电源供应时的各项电气特性，经常都需要连接实际的电气负载，来作各项电气特性的测试、记录、改进。由于必需要准备各式不同的电气负载，以便实际连接至该交流电源设备，故在进行测试时，极为不便，工作效率无法提升。
因此，为了要克服习用技术中采用实体负载连接的不便，故有交流电子负载模拟装置的研发。
然而，在一般习用的交流电子负载模拟装置中，一般仅适用于典型的交流信号波形，而对于其它波形的交流信号则无法达到良好的模拟效果。而一般电子电器产品(例如个人用计算机或UPS不断电电源，电视机、音响等)的负载特性为电子整流式，其电流波形乃为脉冲式波形，在进行此类波形信号的模拟时，往往无法得到良好的模拟效果。
例如以目前所使用的传统不断电电源供应系统(UPS)的技术中，其所产生的输出电压波形概可分为正弦波及方波。在测试不断电电源供应系统(UPS)的负载，除实际所使用的设备外，测试设备可分为定电流型与定电阻型负载。在定电流型中，在UPS切换市电与电池供电的过程中，电流波形无法受到良好的控制。由市电供电转为反相器(Inverter)时，相位产生位移，不在原来期望的角度。再者，目前市售不断电电源供应器所供应的方波输出电压中，在方波以外的区段没有电流信号，此一现象在实际模拟的测试时将会产生甚大的误差。而定电阻型所产生的波形虽然良好，但负载电流随电压变化，无法达到定电流的目的，无法符合测试条件。
发明内容
本发明的主要目的即是提供一种适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置，以使任何交流信号波形输入时，均能达到电子负载模拟的功能，而不会仅适用于典型的正弦交流信号。
本发明的另一目的是提供一种具有自动增益控制功能的交流电子负载模拟装置，其藉由一自动增益控制放大器接收一待测交流电源作为信号源，而在其输出端可送出一经过增益调节过的增益输出信号。再者，一均方根值转换电路，由该自动增益控制放大器的输出端取得一增益输出信号，并产生一均方根值回授信号送至该自动增益控制放大器的回授信号输入端，藉由该电路的设计，使得该自动增益控制放大器的输出端所输出的增益输出信号得以恒保持预定值，依据该增益输出信号即可用以控制该电子负载回路。
本发明为解决习知技术的问题所采用的技术手段是在交流电子负载模拟装置的电子负载回路结合一自动增益控制放大器，其输入端是可供输入该待测交流电源作为信号源，而其输出端可送出一经过增益调节过的增益输出信号。一均方根值转换电路，由该自动增益控制放大器的输出端取得一增益输出信号，并产生一均方根值回授信号送至该自动增益控制放大器的回授信号输入端。当任意交流信号波形送入该自动增益控制放大器的输入端时，通过该自动增益控制放大器及均方根值转换电路的控制，使得该自动增益控制放大器的输出端所输出的增益输出信号得以恒保持预定值，依据该增益输出信号即可用以控制该电子负载回路。该交流电子负载模拟装置，更包括有一准位调整电路，以作为该自动增益控制放大器的输出信号准位的调节。
经由本发明所采用的技术手段，可使得本发明的交流电子负载模拟装置不仅可适用于典型的正弦交流信号的电子负载模拟功能，亦可适用于任何交流信号的电子负载模拟功能，故较目前传统所使用的交流电子负载模拟装置具有更实用的功效。而在进行负载模拟时，藉由本发明中的自动增益控制功能及均方根值信号的转换，而可以在一自动增益控制放大器的输出端输出一恒保持预定值的控制信号，依据该增益输出信号可用以控制该交流电子负载模拟装置中电子负载回路的动作。
附图说明
图1是显示本发明较佳实施例的电路图；
图2是列示出本发明所适用的各种不同波形的交流电源信号。
11 自动增益控制放大器
12 均方根值转换电路
13 参考信号单元
14 准位调整电路
15 微控器
2 电子负载回路
21 运算放大器
22 功率晶体
23 测试电流感测元件
24 整流电路
s1 经准位调整的输出信号
Vin 信号源
Vout 增益输出信号
Vf 均方根值回授信号
ACV 交流电源
Vdc 直流电源
IL 测试电流
具体实施方式
首先参阅图1所示，其是显示本发明的电路图。如图所示，本发明是包括有一自动增益控制放大器11，在该自动增益控制放大器11的输入端可连接至各种不同波形的信号源Vin。
该自动增益控制放大器11的输出端可送出一经过增益调节过的增益输出信号Vout。该增益输出信号Vout可经由一均方根值转换电路12产生一均方根值回授信号Vf至该自动增益控制放大器11的回授信号输入端。
该均方根值转换电路12是可由自动增益控制放大器11的输出端取得一均方根值信号，并将该均方根值信号转换为直流准位的均方根值回授信号Vf作为该自动增益控制放大器11在进行增益控制时的回授信号。该均方根值转换电路12连接有一参考信号单元13，可提供一参考信号Vref至该均方根值转换电路12，以作为该均方根值转换电路12在执行均方根值信号至直流均方根值回授信号Vf的转换时，作为基准参考值。
通过该自动增益控制放大器11及均方根值转换电路的控制，使得该自动增益控制放大器11的输出端所输出的增益输出信号Vout得以恒保持预定值，不会因为自动增益控制放大器11输入端所输入的信号源Vin的信号波形的差异而有所变化。
该自动增益控制放大器11的输出端所输出的增益输出信号Vout得再经由一准位调整电路14作输出信号准位的调节，最后再由该准位调整电路14送出一经准位调整过的输出信号s1。
在本发明的较佳实施例中，该准位调整电路14是可为一数字至模拟转换器(Digital to Analog Converter)，且该数字至模拟转换器可受一微控器15所控制。该准位调整电路14亦可为一可调电阻，藉由调节该可调电阻亦可达到信号准位调节的目的。
该准位调整电路14所送出的输出信号s1即可用来控制一电子负载回路2中，该电子负载回路2是包括有一运算放大器21、一功率晶体22(例如一N信道功率金属氧化物场效应功率晶体N-MOSFET)、一测试电流感测元件23、一整流电路24。
整流电路24是可为一习知的桥式全波整流电路，其电源输入端是连接至待测交流电源ACV，该待测交流电源ACV经过该整流电路24的整流后，可送出一直流电源Vdc。运算放大器21是作为驱动电路，用以驱动该功率晶体22，以将连接的交流电源功率消耗于该功率晶体22上。当测试电流IL通过该功率晶体22时，电流感测元件23可检测出该测试电流IL的电流值，并将检测出的电流值信号回授至该运算放大器21的反相端(-)。
当一交流电源ACV送入该电子负载回路2时，该交流电源ACV除了经由整流电路24的整流以及运算放大器21、功率晶体22、测试电流感测元件23的控制之外，该交流电源ACV亦同时送入自动增益控制放大器11中作为该自动增益控制放大器11的信号源Vin。经过该自动增益控制放大器11配合均方根值转换电路12作增益调节后，再经准位调整电路14作输出信号准位的调节，最后由该准位调整电路14送出一经准位调整的输出信号s1。该准位调整电路14所送出的输出信号s1又作为前述电子负载回路2中的运算放大器21的正相输入端(+)，据此而可达到交流电子负载模拟的功能。
而本发明的交流电子负载模拟功能所适用的交流电源ACV的型态除了标准正弦波交流电源之外，亦可其它不同类型的交流电源信号。图2所示的各种不同波形的交流电源信号皆可适用于本发明中，其中第一个交流电源信号ACV1乃为标准正弦波交流电源信号，而其它交流电源信号ACV2-ACV5则为不同波形的交流电源信号。这些不同波形的交流电源信号在送至自动增益控制放大器11之后，通过该自动增益控制放大器11的自动增益功能及均方根值转换电路12的信号RMS值转换，使得该自动增益控制放大器11的输出端所输出的增益输出信号Vout得以恒保持一预定值，不会因为自动增益控制放大器11输入端所输入的信号源Vin的信号波形的差异而有所变化。
综上所述，本发明所提供的交流电子负载模拟装置确可适用于任意交流信号波形的电子负载模拟功能，且藉由本发明中的自动增益控制功能及均方根值信号的转换，而可以在一自动增益控制放大器的输出端输出一恒保持预定值的控制信号，依据该增益输出信号可用以控制该交流电子负载模拟装置中电子负载回路的动作。此一特征，对于产业界具有极大的实用价值。
以上仅是本发明的较佳实施例说明，而非用以限制本发明。因此，熟知此类技艺人士当可对本发明作种种的改良与修改，但这些改变仍应属于本发明的创作精神以及权利要求书所界定的专利范围中。
Claims (6)
1.一种适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置，其特征在于包括有：
一电子负载回路，一待测交流电源送入该电子负载回路后，由该电子负载回路中的整流电路予以整流；
一自动增益控制放大器，其输入端是可供输入该待测交流电源作为信号源，而其输出端可送出一经过增益调节过的增益输出信号；
一均方根值转换电路，由该自动增益控制放大器的输出端取得一增益输出信号，并产生一均方根值回授信号送至该自动增益控制放大器的回授信号输入端；
当任意交流信号波形送入该自动增益控制放大器的输入端时，通过该自动增益控制放大器及均方根值转换电路的控制，使得该自动增益控制放大器的输出端所输出的增益输出信号得以恒保持预定值，依据该增益输出信号即可用以控制该电子负载回路。
2.如权利要求1所述适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置，其特征在于：该均方根值转换电路连接有一参考信号单元，该均方根值转换电路由该自动增益控制放大器的输出端取得增益输出信号后，将该增益输出信号转换为预定直流准位的均方根值信号作为该自动增益控制放大器的回授信号。
3.如权利要求1所述适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置，其特征在于还包括有一准位调整电路，其是连接于该自动增益控制放大器的输出端，使该自动增益控制放大器的输出端所输出的增益输出信号经由该准位调整电路作输出信号准位的调节，再由该准位调整电路送出一经准位调整过的输出信号至该电子负载回路。
4.如权利要求3所述适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置，其特征在于：该准位调整电路为一数字至模拟转换器。
5.如权利要求4所述适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置，其特征在于：该数字至模拟转换器是由一微控器所控制。
6.如权利要求1所述适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置，其特征在于：该电子负载回路是包括有一运算放大器、一功率晶体、一测试电流感测元件、一整流电路，其中该运算放大器是作为驱动电路，用以驱动该功率晶体，以将连接的交流电源功率消耗于该功率晶体上。
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