交流涌入電流測試器及交流涌入電流測試方法與流程

本發明涉及一種電子測試器，且特別涉及一種交流涌入電流測試器。

背景技術：

在電源供應器啟動的瞬間，涌入電源供應器的電流稱為涌入電流。為保護電源供應器免于涌入電流的瞬間最大值導致電源供應器內部的電子元件受損，或使得電源供應器提供的電源產生壓降，而影響連接于同一電源的其他裝置或電路，可先通過涌入電源測試器測試電源供應器的最大涌入電流。

現有的涌入電流測試器常因交流電源供應器的容量不足，而造成流進待測電源供應器的涌入電流偏低，而造成了測試結果與實際情況間具有極大差異。雖然使用大容量的交流電源供應器，可以產生與實際情況接近的涌入電流，然卻使得測試的成本大幅的提升。若直接使用一般交流電源，雖然可以產生與實際情況接近的涌入電流，但卻存在很難準確地控制在電壓峰值時間點產生輸出電壓的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決無法準確控制在電壓峰值時間點產生輸出電壓的缺點。

依據本發明提供一種交流涌入電流測試器，交流涌入電流測試器設置于交流電源及電源供應單元之間，并與交流電源及電源供應單元形成電性連接。交流涌入電流測試器包含微處理單元、檢測單元、切換單元、自耦變壓器及開關元件。檢測單元電連接于交流電源及微處理單元。切換單元包含共同接點、第一接點及第二接點，共同接點電連接于交流電源。自耦變壓器包含第一繞組、第二繞組及第三繞組，第一繞組的一端點電連接于交流電源，第一繞組的另一端點電連接于第二繞組及第一接點，第三繞組的一端電連接于第二端點，另一端電連接于第二繞組。開關元件電連接于電源供應單元、微處理單元、第二繞 組及第三繞組。

檢測單元檢測交流電源的交流電壓信號的電壓準位，并輸出一具有電壓零交越點的待測電壓信號予微處理單元，微處理單元檢測待測電壓信號的周期，并于待測電壓信號的次一周期的特定時點觸發開關元件，使交流電壓信號傳遞至電源供應單元。

本發明另提供一種交流涌入電流測試方法，用以測試電源供應單元的交流涌入電流。交流涌入電流測試方法包含如下步驟:(a)檢測交流電壓信號的電壓準位；(b)調整交流電壓信號的電壓準位使成為待測電壓信號，待測電壓信號由高邏輯準位信號及低邏輯準位信號組合；(c)計算高邏輯準位信號的全周期；(d)于次一待側電壓信號的高邏輯準位信號的全周期的特定時點輸出交流電壓信號至電源供應單元。

本發明的交流涌入電流測試器通過切換單元切換自耦變壓器，產生多組不同準位的電壓輸出以符合測試電壓值，可以有效地解決交流電源電壓不符需求的問題，以及利用微處理單元控制交流電源輸出時機，解決無法準確控制在電壓峰值時間點產生輸出電壓的缺點。同時還克服了傳統交流電源供應器在測試時，因其容量不足，造成涌入電流偏低，或需要使用很大容量的交流電源供應器，方能產生與實際情況相符的涌入電流的缺點。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

附圖說明

圖1繪示本發明的一種交流涌入電流測試器的電路圖；

圖2繪示本發明的一種檢測單元的電路圖；

圖3繪示交流電壓信號及待側電壓信號的波形圖；以及

圖4繪示本發明的電壓信號及觸發信號的時序圖。

其中，附圖標記

1 交流涌入電流測試器

10 微處理單元

12 檢測單元

120 比較器

1200 反向輸入端

1202 非反向輸入端

1204 輸出端

122 隔離變壓器

1220 初級繞組

1222 次級繞組

124 第一電阻器

126 第二電阻器

14 切換單元

16 自耦變壓器

18 開關元件

20 控制單元

22 放電單元

24 電壓感測單元

26 示波器

3 交流電源

5 電源供應單元

N1 第一繞組的匝數

N2 第二繞組的匝數

N3 第三繞組的匝數

P0 共同接點

P1 第一接點

P2 第二接點

Vac 交流電壓信號

W1 第一繞組

W2 第二繞組

W3 第三繞組

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述：

本發明提供一種交流涌入電流測試器，其可將交流電源呈弦波變化的交流電壓信號調整成符合測試需求的待測電壓信號，并藉由檢測交流電壓信號的零交越點及周期，于交流電壓信號的峰值處啟動開關元件以輸出峰值電壓，進行交流涌入電流測試。藉此，可以解決傳統交流電源供應器在測試時，因其容量不足，造成涌入電流偏低，或需要使用很大容量的交流電源供應器，方能產生與實際情況相符的涌入電流的缺點。

此外，本發明的交流涌入電流測試器通過切換單元切換自耦變壓器，產生多組不同準位的電壓輸出以符合測試電壓值，可以有效地解決交流電源電壓不符需求的問題，以及利用微處理單元控制交流電源輸出時機，解決無法準確控制在電壓峰值時間點產生輸出電壓的缺點。

以下提出具體實施方式并配合附圖予以詳細說明。

請參照圖1，其繪示依照本發明的交流涌入電流測試器的電路方框圖。由圖1可知，交流涌入電流測試器1設置于交流電源3及電源供應單元5之間，并與交流電源3及電源供應單元5形成電性連接。交流電源3包含呈弦波變化的交流電壓信號Vac(如圖3所示)。交流涌電流測試器1包含微處理單元10、檢測單元12、切換單元14、自耦變壓器16、開關元件18、控制單元20、放電單元22、電壓感測單元24及示波器26。

檢測單元12電連接于交流電源3及微處理單元10，檢測單元12用以將交流電源3呈弦波變化的交流電壓信號Vac調整成符合需求的待側電壓信號Vz(如圖3所示)，并傳遞至微處理單元10。

請參照圖2，其繪示依照本發明的檢測單元的電路圖。檢測單元12包含比較器120、隔離變壓器122、第一電阻器124及第二電阻器126。比較器120包含反向輸入端1200、非反向輸入端1202及輸出端1204，反向輸出端1200通過第一電阻器124電連接至地端，非反向輸入端1202電連接于第二電阻器126，輸出端1204電連接于微處理單元10。

隔離變壓器122包含初級繞組1220及次級繞組1222，初級繞組1220接收交流電壓信號Vac，次級繞組1222的其中一端電連接于第二電阻器126，另一端電連接于第一電阻器124及地端。

切換單元14電連接于交流電源3，由圖1可知，切換單元14為單刀雙切(Single Pole Double Throw)繼電器，其包含共同接點P0、第一接點P1、第二接 點P2及切換端SEL。共同接點P0電連接于交流電源3。

自耦變壓器16包含多個繞組，由圖1可知，自耦變壓器16由下而上依序包含第一繞組W1、第二繞組W2及第三繞組W3。第一繞組W1的一端點電連接于交流電源3，另一端點電連接于第二繞組W2及切換單元14的第一接點P1。第三繞組W3的一端點電連接于第二繞組W2及開關元件18，另一端點電連接于切換單元14的第二端點P2。當第一接點P1與共同接點P0接觸時，交流電源3經第一繞組W1傳遞至電源供應單元5；當第二接點P2與共同接點P0接觸時，交流電源3經第一繞組W1、第二繞組W2及第三繞組W3傳遞至電源供應單元5；換言之，就由切換單元14可改變傳遞至電源供應單元5的電力的電壓準位，在此定義經過自耦變壓器16轉換后的交流電壓信號Vac為交流轉換信號。

此外，當輸入電壓為VI，低輸出電壓為VL，高輸出電壓為VH，低輸出電壓與輸入電壓的比值為a，高輸出電壓與輸入電壓的比值為b，第一繞組W1的匝數為N1，第二繞組W2的匝數為N2，第三繞組W3的匝數為N3，其滿足下列條件:

a＝VL/VI；

b＝VH/VI；

N1/N2＝1/(b-1)；以及

N1/N3＝1/b(1-a)。

其中:a<1，b>1。

當交流涌入測試器1欲進行高電壓測試時，切換元件14的共同接點P0與第二端點P2接觸；當交流涌入測試器14欲進行低電壓測試時，切換元件14的共同接點P0與第一端點P1接觸。

開關元件18設置于自耦變壓器16及電源供應單元3之間，并與第二繞組W2、第三繞組W3、電源供應單元3及微處理單元10形成電性連接。開關元件18依據微處理單元10輸出的信號以開啟或閉合，其中當開關元件18開啟時，通過自耦變壓器16的電力無法傳遞至電源供應單元5，而當開關元件18閉合時，通過自耦變壓器16的電力可以傳遞至電源供應單元5。

控制單元20電連接于微處理單元10，并輸出信號以控制微處理單元10的操作狀態。

放電單元22電連接于交流電源3、開關元件18及控制單元20，放電單元22接收控制單元20輸出的控制信號以進行放電。

電壓感測單元24電連接于交流電源3、開關元件18及示波器26，并與放電單元22呈并聯連接。電壓感測單元24用以感測通過交流轉換信號的電壓準位，并將所測得的電壓準位傳遞至示波器26。

示波器26電連接于交流電源3、微處理單元10及電壓感測單元24，示波器26檢測接收電壓感測單元24輸出的交流轉換信號的電壓準位，并檢測交流涌入電流測試器1的回路電流，同時顯示前述回路電流及電壓準位的波形。

復參見圖2，檢測單元12檢測交流電源3輸出的交流電壓信號Vac的電壓準位。當交流電壓信號Vac的電壓準位小于預定電壓準位時，比較器120的輸出端1200輸出的待側電壓信號Vz為低邏輯準位信號；而當交流電壓信號Vac的電壓準位大于或等于前述預定電壓準位值時，比較器120的輸出端1200輸出的待側電壓信號Vz為高邏輯準位信號；其中，預定電壓準位為比較器120反向輸入端1200的輸入電壓準位，由圖2可知，預定電壓準位為零。

因此，當交流電壓信號Vac的電壓準位大于等于零時(如圖3交流電壓信號Vac的正半周)，比較器120的輸出端1204輸出的待側電壓信號Vz為高邏輯準位信號，而當交流電壓信號Vac的電壓準位小于零時(如圖3交流電壓信號Vac的負半周)，比較器120的輸出端1204輸出的待測電壓信號Vz為低邏輯準位信號。藉由比較器120的輸出端1204輸出的待測電壓信號Vz的邏輯準位，就可以獲得交流電壓信號Vac的零交越點(Zero-Cross Point)，且比較器120的輸出端1204輸出的電壓信號會傳至微處理單元10；其中，在零交越點時，待測電壓信號Vz的電壓準位為零。

微處理單元10接收比較器120的輸出端1204輸出的待測電壓信號Vz，并于待測電壓信號Vz為高邏輯準位時(對應于交流信號Vac的正半周)，輸出脈波計數信號以檢測對應于交流信號Vac的正半周的周期；其中脈波計數信號的周期可以相同于微處理單元10時脈信號的周期。

在一般的弦波交流信號中，其峰值電壓大致落在正半周(或負半周)的周期的一半，即正半周(或負半周)的半周期處。其次，最大交流涌入電流通常發生在峰值電壓處，故為了有效地測得最大交流涌入電流，則微處理單元10必須在測得待測電壓信號Vz的高邏輯準位的半周期后，次一個高邏輯準位的半周 期處使開關元件18閉合，對應待測電壓信號與微處理單元10輸出的觸發信號St的波形圖如圖4所示。

綜上所述，本發明的交流涌入電流測試器的測試方法說明如下。首先，進行放電。于放電完成后，通過切換元件14調整輸出至電源供應單元3的交流電壓信號的電壓準位；當交流涌入測試器1欲進行高電壓測試時，切換元件14的共同接點P0與第二端點P2接觸；當交流涌入測試器14欲進行低電壓測試時，切換元件14的共同接點P0與第一端點P1接觸。

之后，檢測單元12檢測交流電壓信號Vac的電壓準位，調整交流電壓信號Vac的電壓準位使成為待測電壓信號，待測電壓信號由高邏輯準位信號及低邏輯準位信號組合。接著，微處理單元10計算高邏輯準位信號的全周期，并于次一待側電壓信號的高邏輯準位信號的全周期的特定時點輸出交流電壓信號至電源供應單元，前述全周期的特定點可為高邏輯準位信號的半周期點。

當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。