本實(shí)用新型涉及電子產(chǎn)品的測試裝置，尤其是電子產(chǎn)品所用電源的測試裝置。

背景技術(shù)：

在電路學(xué)中，給負(fù)載通電的一瞬間，通常會產(chǎn)生大電流，這就是沖擊電流。這個(gè)現(xiàn)象主要體現(xiàn)在容性負(fù)載中，例如：電容，在上電一瞬間是相當(dāng)于短路的，瞬間電流理論上是無限大的。一般的電子電路設(shè)計(jì)時(shí)都使用大容量的電解電容作為電源輸入濾波。在上電的瞬間，濾波電容要充電，所以就會產(chǎn)生很大的電流，等充電完畢，才能進(jìn)入正常的工作電流范圍。

由于上電瞬間的電容電流沖擊回路中存在一定的阻抗，沖擊電流的大小會達(dá)到10安培左右的級別，這個(gè)電流對于電子產(chǎn)品所用電源的危害是巨大的。會對交流電整流回路中的所有通流器件產(chǎn)生沖擊，如：二極管、電感、MOS管等等，能夠直接損害電源的耐壓性能。

常規(guī)的抑制沖擊電流的方法包括：增加限流電阻，增加軟啟動(dòng)電路，增加變頻啟動(dòng)電路，以及增加降壓啟動(dòng)電路等，以解決上電瞬間的沖擊電流問題。但是，即使增加了這些方法，為了確保其安全性能，仍然需要針對電子產(chǎn)品所用電源的沖擊電流做大量的測試。

電子產(chǎn)品所用電源的沖擊電流的產(chǎn)生主要是由于電源整流回路使用了高壓電解電容，電解電容在上電的瞬間，由于其兩端的電壓不能突變，其相當(dāng)于短路的狀態(tài)。在接入交流電的瞬間，由于電解電容處于短路的狀態(tài)，將會在電解電容回路中產(chǎn)生巨大的沖擊電流。要經(jīng)過若干個(gè)交流電周期（對于50HZ的市電而言，周期為20毫秒），待到電解電容充滿電荷后，整流回路中的電流才能進(jìn)入到正常狀態(tài)。正常狀態(tài)的電流大小取決于電源的負(fù)載。

具體而言，上電瞬間作用于電解電容沖擊電流的大小，是隨著時(shí)間的推移而依次減小的。也就是說，上電瞬間的第一個(gè)交流電沖擊半波產(chǎn)生的沖擊電流最大，第二個(gè)交流電沖擊半波產(chǎn)生的沖擊電流次之，后來的沖擊半波產(chǎn)生的沖擊電流依次減小，直至電解電容充滿電，到達(dá)正常的工作電流。

電解電容的沖擊電流產(chǎn)生的源頭是交流電變化的電壓U，上電瞬間的沖擊回路中存在的阻抗R，產(chǎn)生的沖擊電流大小為I，根據(jù)歐姆定律I=U/R，可知：沖擊電流I的大小取決于交流電變化的電壓U。交流電的電壓為正弦波，交流電的電壓的絕對值在t=π/2和t=3π/2 時(shí)刻，達(dá)到最大值Um；在t=π和t=2π時(shí)刻，達(dá)到最小值0。結(jié)合歐姆定律可知，在t=π/2和t=3π/2 時(shí)刻，對充電回路產(chǎn)生的沖擊電流達(dá)到最大值。

綜上，在測量電子產(chǎn)品用電源的沖擊電流大小時(shí)，需要在交流電的電壓達(dá)到最大值時(shí)，將交流電加到?jīng)_擊回路中，以產(chǎn)生最大的電流沖擊。以50Hz的市電為例，為了捕獲到交流電最大電壓值，測試人員需要借助示波器的高壓探頭，反復(fù)重復(fù)多次的上電，對交流整流回路進(jìn)行沖擊。且每次上電沖擊之后，還需要掉電一定的時(shí)間，等待電解電容內(nèi)的電荷釋放完畢，以達(dá)到下次上電的最大電流沖擊?？梢?，現(xiàn)有的沖擊電流的測試過程繁瑣，耗時(shí)較長，且不容易捕捉到交流電壓的最大沖擊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提出一種沖擊電流的測試裝置，能夠準(zhǔn)確地在交流電電壓最大值處，將高壓加到待測試設(shè)備，進(jìn)行沖擊電流測試。

本實(shí)用新型針對上述技術(shù)問題提出一種沖擊電流的測試裝置，包括：微處理器；交流過零檢測單元，用于獲得交流電的過零時(shí)間點(diǎn)，提供過零信號給該微處理器；以及繼電器控制單元，包括連接在交流輸入與交流輸出之間的繼電器，用于控制交流輸出的接通/斷開；其中，該微處理器通過該過零信號，經(jīng)由該繼電器控制單元控制繼電器動(dòng)作，使得交流輸出的接通時(shí)間點(diǎn)恰好在交流電輸入電壓處于最高峰時(shí)刻，以達(dá)到最好的電流沖擊效果。

在一些實(shí)施例中，該交流過零檢測單元包括交流輸入過零檢測子單元，用于獲得交流輸入的過零時(shí)間點(diǎn)。

在一些實(shí)施例中，該交流過零檢測單元還包括交流輸出過零檢測子單元，用于獲得交流輸出的過零時(shí)間點(diǎn)。

在一些實(shí)施例中，該交流過零檢測單元包括光耦和限流分壓電阻串聯(lián)結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，該繼電器選用雙線圈非磁保持繼電器。

在一些實(shí)施例中，該繼電器控制單元還包括與該繼電器相配合的繼電器驅(qū)動(dòng)，該繼電器驅(qū)動(dòng)包括兩組達(dá)林頓管，分別驅(qū)動(dòng)該雙線圈非磁保持繼電器的兩個(gè)線圈。

在一些實(shí)施例中，該繼電器能夠承受440V交流電的電壓沖擊，并能夠提供至少20A的電流沖擊。

在一些實(shí)施例中，還包括：交流至直流轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)交流輸入為該測試裝置提供兩個(gè)直流電源，這兩個(gè)直流電源之一用于供給該繼電器、之另一用于供給該微處理器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的沖擊電流的測試裝置，通過交流過零檢測單元獲得交流電的過零時(shí)間點(diǎn)，集合繼電器拉/合閘的動(dòng)作時(shí)間，通過微處理器經(jīng)由繼電器控制單元控制繼電器動(dòng)作，使得繼電器接通交流電到待測試設(shè)備的時(shí)間點(diǎn)恰好在交流電電壓處于最高峰時(shí)刻，以達(dá)到最好的電流沖擊效果，提高測試效率。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的沖擊電流的測試裝置實(shí)施例的框圖示意。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中交流輸入過零檢測單元的電路示意。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中繼電器驅(qū)動(dòng)的電路示意。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中微處理器的軟件流程示意。

其中，附圖標(biāo)記說明如下:10 沖擊電流的測試裝置 1 交流輸入單元 2 交流至直流轉(zhuǎn)換單元 3交流過零檢測單元 4 微處理器 5 繼電器控制單元 31交流輸入過零檢測子單元 32 交流輸出過零檢測子單元。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合本說明書的附圖，對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例予以進(jìn)一步地詳盡闡述。

參見圖1，圖1是本實(shí)用新型的沖擊電流的測試裝置實(shí)施例的框圖示意。本實(shí)用新型提出一種沖擊電流的測試裝置10，其包括：交流輸入單元1，交流至直流轉(zhuǎn)換單元2，交流過零檢測單元3，微處理器4以及繼電器控制單元5。其中，該交流過零檢測單元3包括：交流輸入過零檢測子單元31，用于檢測交流輸入ACin得到過零信號；以及交流輸出過零檢測子單元32，用于檢測交流輸出ACout得到過零信號

該交流輸入單元1用于從外部獲得交流輸入ACin?？梢岳斫獾氖?，該交流輸入單元1包括交流電插頭和諸如保險(xiǎn)管之類的保護(hù)元件。該交流電插頭能夠插置到一電力插座上而獲得交流輸入ACin。

該交流至直流轉(zhuǎn)換單元2用于實(shí)現(xiàn)對整個(gè)測試裝置10的供電。該交流至直流轉(zhuǎn)換單元2選用反激隔離的開關(guān)電源?？紤]到：如前文所述，交流電電壓越高，在沖擊回路中產(chǎn)生的沖擊電流將會越大。因此，設(shè)計(jì)該交流至直流轉(zhuǎn)換單元2的電壓范圍是85Vac至440Vac，可以直接接入三相交流電的相和相之間的電壓；交流電經(jīng)整流濾波之后輸入高頻電源變壓器，經(jīng)過PWM開關(guān)芯片。

高頻電源變壓器的次級側(cè)可以提供+16V直流電源和+5V直流電源。+16V直流輸出經(jīng)過由穩(wěn)壓器和光耦構(gòu)成的反饋回路控制PWM開關(guān)芯片，達(dá)到穩(wěn)定的直流輸出。+16V直流電源可用于繼電器的控制電源，繼電器的電源要求范圍是12-18V，100ms的脈寬驅(qū)動(dòng)時(shí)間。+5V直流電源可用于給微處理器6等供電。

考慮到：交流電電壓的波形為正弦波。在時(shí)間t-電壓U坐標(biāo)上，電壓U隨著時(shí)間t變化而變化：在t=0時(shí)刻，電壓U為零，根據(jù)正弦波的軌跡，在t=π/2時(shí)刻，電壓U升到正向峰值；然后，在t=π時(shí)刻，電壓U下降到零點(diǎn)；再繼續(xù)，在t=3π/2時(shí)刻，電壓U下降到負(fù)向峰值；然后，t=2π時(shí)刻，電壓U再上升至零點(diǎn)；然后，繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)。其中，這個(gè)正弦波到零點(diǎn)的時(shí)候就是過零點(diǎn)。以50HZ市電為例，交流電周期是20ms，由此可知，交流電電壓在過零點(diǎn)時(shí)電壓最小，在過零點(diǎn)后1/4個(gè)交流電周期之后，也就是在交流電過零點(diǎn)5ms之后，將達(dá)到最大值。

參見圖2，圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中交流輸入過零檢測單元的電路示意。該交流輸入過零檢測子單元31包括光耦和限流分壓電阻串聯(lián)結(jié)構(gòu)，用于得到過零信號，為該微處理器4提供交流輸入ACin的過零點(diǎn)時(shí)刻。圖2所示電路所生成的過零信號為方波。正向過零，與方波的上升沿相對應(yīng)；負(fù)向過零，與方波的下降沿相對應(yīng)。微處理器4可以捕捉該過零信號的上升沿和下降沿，繼而可以根據(jù)時(shí)間要求，經(jīng)由該繼電器控制單元5控制繼電器導(dǎo)通，以相應(yīng)地輸出交流電的正向峰值電壓或負(fù)向峰值電壓。參見圖2，交流輸入ACin處于過零點(diǎn)附近時(shí)刻，光耦的初級不發(fā)光，光耦的次級截止，晶體管Q6截止，因此過零信號為高電平。當(dāng)通過過零點(diǎn)以后時(shí)刻，光耦的初級發(fā)光，光耦的次級導(dǎo)通，晶體管Q6導(dǎo)通，過零信號為低電平。過零信號從高到低的跳變，或者，從低到高的跳變，即為交流電的過零時(shí)間點(diǎn)。

該微處理器4選用型號為STM32F103VET6的芯片實(shí)現(xiàn)。該微處理器4完成的工作包含：A、捕獲交流電輸入過零點(diǎn)。B、結(jié)合輸入交流電過零時(shí)間點(diǎn)和繼電器合閘動(dòng)作時(shí)間，進(jìn)行繼電器合閘動(dòng)作。C、捕獲輸出的交流電過零點(diǎn)，反饋輸出交流電的過零狀態(tài)，確定是否在交流電的峰值電壓處進(jìn)行合閘動(dòng)作。D、支持手動(dòng)按鍵合閘，控制交流電接通和關(guān)斷。E、支持自動(dòng)設(shè)置拉合閘，自動(dòng)控制交流電接通和關(guān)斷；適用于電子產(chǎn)品用電源反復(fù)的高壓沖擊電流測試，確保產(chǎn)品安全性能。F、支持自動(dòng)拉合閘，進(jìn)行繼電器壽命測試。

該繼電器控制單元5完成的工作是根據(jù)該微處理器4發(fā)出的指示，完成繼電器的合閘或拉閘動(dòng)作，以達(dá)到接通或切斷交流電的目的?？梢岳斫獾氖?，該繼電器控制單元5包括繼電器和繼電器驅(qū)動(dòng)?？紤]到：接通或切斷交流電的繼電器需要承受440V交流電的電壓沖擊，能夠提供至少20A（大于電子產(chǎn)品用電源的沖擊電流）電流沖擊。在本實(shí)施例中，選用雙線圈非磁保持繼電器，這種繼電器不需要消耗電源能量同時(shí)提供穩(wěn)定的狀態(tài)（接通或切斷）。具體而言，雙線圈非磁保持繼電器的工作原理是繼電器的驅(qū)動(dòng)線圈是由兩個(gè)繞制方向相反的線圈繞制，使用同一個(gè)公共端接到+16V直流電源，兩個(gè)繞制方向相反的線圈不同時(shí)導(dǎo)通。其中一個(gè)線圈導(dǎo)通時(shí)，控制繼電器合閘；與該線圈相反方向繞制的另一個(gè)線圈導(dǎo)通時(shí)，控制繼電器拉閘。

參見圖3，圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中繼電器驅(qū)動(dòng)的電路示意。連接器J4的三個(gè)端子分別與繼電器的三個(gè)端口相連。繼電器的兩個(gè)線圈的導(dǎo)通由兩組達(dá)林頓管Q1-Q2、Q3-Q4進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制?？刂菩盘栍晌⑻幚砥?按照繼電器的規(guī)格要求進(jìn)行輸出，具體有：控制信號RLY_ON給出100ms的高電平，晶體管Q1導(dǎo)通，晶體管Q2導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電流流過晶體管Q2，繼電器合閘；類似地，控制信號RLY_OFF給出100ms的高電平，晶體管Q3導(dǎo)通，晶體管Q4導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電流流過晶體管Q4，繼電器拉閘。

回參圖1，繼電器合閘時(shí)，交流電的輸出ACout接通；繼電器拉閘時(shí)，交流電的輸出ACout斷開。繼電器的輸出端可以與待測試設(shè)備（例如：電子產(chǎn)品用電源）相連，以進(jìn)行沖擊電流測試。

該交流輸出過零檢測子單元32的結(jié)構(gòu)與前述的交流輸入過零檢測子單元31的結(jié)構(gòu)類似。對交流輸出ACout進(jìn)行過零檢測的理由在于：微處理器4通過捕獲交流輸出ACout的過零信號，作為反饋，可以確保準(zhǔn)確地控制繼電器接通交流電的動(dòng)作是產(chǎn)生于交流電的峰值電壓處。具體而言，當(dāng)微處理器4控制繼電器在交流電峰值電壓接通交流電之后，交流電會從繼電器輸出，對待測試設(shè)備進(jìn)行大電流沖擊。繼電器接通交流電5ms后，微處理器4捕捉到輸出端第一個(gè)過零信號時(shí)，如若存在誤差，微處理器4可以根據(jù)提前或延遲程度，進(jìn)行繼電器控制時(shí)間的校準(zhǔn)。

參見圖4，圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中微處理器的軟件流程示意。該沖擊電流的測試裝置10的工作過程大致包括以下步驟：

S401、等待交流輸入的過零信號到來，并延時(shí)第一設(shè)定時(shí)間。

S402、微處理器給出合閘命令。

S403、繼電器響應(yīng)合閘命令，令交流電輸出。

S404、檢測交流輸出的過零信號，并將其反饋給微處理器。

該沖擊電流的測試裝置10能夠?qū)崿F(xiàn)的功能包括：準(zhǔn)確地控制交流電壓峰值輸出；能夠手動(dòng)控制繼電器接通或切斷交流電輸出；能夠自動(dòng)控制繼電器接通或切斷交流電輸出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的沖擊電流的測試裝置，通過交流過零檢測單元3獲得交流電的過零時(shí)間點(diǎn)，集合繼電器拉/合閘的動(dòng)作時(shí)間，通過微處理器4經(jīng)由繼電器控制單元5控制繼電器動(dòng)作，使得繼電器接通交流電到待測試設(shè)備的時(shí)間點(diǎn)恰好在交流電電壓處于最高峰時(shí)刻，以達(dá)到最好的電流沖擊效果，提高測試效率。

上述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用于限制本實(shí)用新型的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。