電子負載模塊和方法及其系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及電子負載，并且更具體地涉及被配置用于檢測印刷板上的電源系統的電子負載模塊以及方法及其系統。
【背景技術】
[0002]現代的集成電路(IC)在更低的電源電壓下消耗越來越多的電能。因此，在適當電壓下將轉換的電能從電源單元(PSU)傳送至IC的傳統方式不再是切實可行的方案。這可以很容易使用歐姆定律通過簡單計算而被理解:電源電壓2.2V且功耗30W的IC需要約13A的電流。由于從PSU到IC的引線的阻抗，這樣等級的PSU展現了較大的歐姆損耗。
[0003]一般的解決此問題的方案是將PSU放置為臨近PCB上的IC并且利用經由連接器提供至PCB上的PSU的中間總線電壓。如今一般還可以將功率控制器集成在PCB上，該PCB使用專用總線(諸如PMBUS)控制所有PSU。
[0004]這使得PCB包括與不同功能的電路相關的若干交織的子系統。一個重要的子系統是電源系統。電源系統必須為大功率消費者(諸如現場可編程門陣列(FPGA)電路)提供低電源電壓和高電流下的穩定功率。特別是開啟FPGA電路的階段被證明是對于PSU而言十分苛刻的，這是因為通常建議以可控方式增加電源電壓。
[0005]在現代PCB發展過程中，通常期望在集成為PCB上的整個系統之前分別檢測每個子系統。因此，為了檢測PCB上的PSU系統，電子負載需要替換諸如FPGA電路的耗電流子電路。
[0006]這種電子負載通常可以作為通過引線和連接器連接至PCB的臺式(bench-top)儀器以及機架安裝(rack mounted)設備而得到。
[0007]另一方面是檢測PCB上的環境的影響，并且具體地PCB上的電源系統的穩定性和功能性的溫度影響。
[0008]如圖1所示，該環境測試通常在環境測試室中進行。該環境測試是通過使用連接至電源系統的電子負載將PCB放置在該室內進行的。該室的溫度逐漸升高，直至達到期望的工作溫度。之后通過開啟電源系統并且改變電子負載以仿真不同的工作條件來執行電源系統的電子檢測。
[0009]這種設置會出現一些問題。首先，環境測試室通常價格昂貴且體積龐大。其次，將電子負載連接至PCB的引線通常較長，從而在電子負載和PCB之間產生寄生電感和電容。該寄生影響使得難以通過電子負載正確仿真PCB上的轉換速率影響。
【發明內容】
[0010]因此，本發明的目的是解決上述問題和缺陷，并且提供改進的電子負載模塊以及系統和方法。
[0011]本目的及其他是通過根據獨立權利要求的方法、電子負載模塊和系統以及通過根據從屬權利要求的實施例實現的。
[0012]根據一個實施例，提供了一種用于操作電子負載模塊的方法。電子負載模塊包括:數字控制電路，被配置為經由數據總線連接器連接至功率控制器；有源負載，可操作地連接至并且由所述數字控制電路控制；以及第一輸入，可操作地連接至有源負載并且被配置為連接至待測設備。該方法包括:經由數據總線連接器從可連接的所述功率控制器接收控制數據；以及基于所接收的控制數據控制有源負載，以經由第一輸入減小來自可連接的待測設備的限定電流。該方法還包括:利用數字控制電路和可連接的功率控制器基于所接收的控制數據控制有源負載，以產生并且維持待測設備的環境溫度。
[0013]根據另一實施例，提供了一種電子負載模塊。電子負載模塊包括:數字控制電路，被配置為經由數據總線連接器連接至功率控制器；有源負載，可操作地連接至并且由數字控制電路控制；以及第一輸入，可操作地連接至有源負載并且被配置為連接至待測設備。數字控制電路被配置為經由數據總線連接器從所述可連接的功率控制器接收控制數據。數字控制電路進一步被配置為控制有源負載，以經由第一輸入減小來自所述待測設備的限定電流。電子負載模塊的有源負載被配置為由所述數字控制電路控制，以產生并且維持可連接的待測設備的環境溫度。
[0014]根據又一實施例，提供了一種電子加載待測設備的系統。該系統包括:功率控制器，被配置為控制待測設備內的至少一個功率轉換器電路；待測設備的物理殼體；以及溫度傳感器，可操作地連接至所述功率控制器并且被配置為測量所述物理殼體內部的環境溫度。該系統進一步包括:電子負載模塊，被配置為由所述功率控制器控制并且被配置為布置在待測設備內。電子負載模塊包括有源負載，被配置為減小來自所述待測設備的電流。電子負載模塊包括有源負載，被配置為減小來自所述待測設備的電流。該系統的電子負載模塊被配置為使用有源負載在待測設備的物理殼體內產生并且維持限定環境溫度，以及功率控制器被配置為基于所測量的環境溫度以及利用電子負載模塊控制物理殼體內的環境溫度。
[0015]具體實施例的優點在于使傳統環境測試室變得不再必需。
【附圖說明】
[0016]圖1是負載測試系統的傳統設置的示意圖。
[0017]圖2是本發明電子負載模塊的示意性框圖。
[0018]圖3是圖2的電子負載模塊執行的方法的流程圖。
[0019]圖4是具有第二輸入和計算機接口的電子負載模塊的示意性框圖。
[0020]圖5是電子負載模塊的有源負載的示意性電路框圖。
[0021]圖6是加入圖5的電子負載模塊的電子負載系統的示意性框圖。
[0022]圖7是備選電子負載系統的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0023]下文中，將參照特定實施例以及附圖更詳細地描述不同方面。為了解釋而不限制本發明的目的，闡述了特定細節，諸如特定場景和技術，以便提供對不同實施例的充分理解。然而，與這些特定細節不同的其他實施例也可能存在。
[0024]圖1是用于在升高的溫度下執行測量的傳統測量設置(一般標注為100)的示意圖。該設置包括環境測試室101，可以控制其內的溫度。在環境測試室101中布置有待測設備(DUT) 103。DUT 103可以是PCB或者是具有內部PSU的完整設備。為檢測DUT的PSU，可以適當地將電子負載102連接至PSU。為了將電子負載102連接至DUT 103，引線104布置于其間。這些引線104通常相對較厚，從而使歐姆損耗的影響最小化。
[0025]該系統的嚴重缺陷是由長引線104產生的寄生電感和電容。這些寄生分量使得難以對DUT 103執行精確的轉換速率(slew rate)測量。
[0026]另一缺陷與測量設置自身相關。通過將電子負載102與DUT 103分離布置，在測量期間不能捕獲DUT 103中的局部加熱效應。
[0027]因此，如能避免這些缺陷將是非常有益的。
[0028]本公開描述了一種靈活的方法來克服傳統設置系統100的缺陷。
[0029]一般地，PCB上的現代電子電路通常包括在低電源電壓下具有巨大電能需求的一些電路。該電路可以是現場可編程門陣列(FPGA)。為滿足來自FPGA的電能需求，PCB通常包括若干點的負載(POL)電壓轉換器。這些POL校準器通常經由諸如功率管理總線(PMBUS)的專用總線連接至功率控制器。功率控制器被配置為經由所述專用總線控制每個POL校準器。
[0030]圖2是電子負載模塊(一般標注為200)的實施例的不意性框圖。電子負載模塊200包括數字控制電路201，被配置為經由數據總線連接器202連接至上述功率控制器。數字控制電路201進一步連接至有源負載203。有源負載203進一步包括第一輸入204，被配置為連接至DUT。有源負載203被配置為將來自第一輸入204的限定電流減小到接地電勢并且產生并維持可連接的DUT的環境溫度。分別用于減小限定電流或產生熱的有源負載203的控制是通過數字控制電流201和可連接功率控制器進行的。
[0031]電子負載模塊