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    一種具有電能回收之燒機測試設備，其包括：一交流/直流轉換器，其輸入端係連接至一交流電源；一測試區塊，其係用以設置一或多待測轉換器，且其輸入側連接該交流/直流轉換器的該輸出端；一主動電子負載，該主動電子負載的輸入端係連接至該測試區塊的輸出側，用以對該一或多待測轉換器提供負載特性之模擬；以及一電能回收線路，其係將該主動電子負載的輸出側與該測試區塊的該輸入側連接，以將電能從該主動電子負載的該輸出側，回送至該測試區塊的該輸入側，以進行電能回收。
    公开号:TW201321773A
    申请号:TW100142430
    申请日:2011-11-18
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Hong-Chan Chang；Cheng-Chien Kuo；Chien Hunagli
    申请人:Univ Nat Taiwan Science Tech；
    IPC主号:G01R31-00
    专利说明:
    具有電能回收之燒機測試設備
    本發明係與一種燒機測試設備有關，尤其係與一種用於電源轉換器之具有電能回收之燒機測試設備有關。
    在激烈的商業競爭中，電源轉換器製造商的產品除了需要符合技術規格外，亦需維持高可靠度與高品質。若無法於產品出廠前檢測出品質不良的產品，將會嚴重影響商譽及增加損失。因此，電源轉換器製造商會於產品出廠前進行燒機測試。
    除了要維護產品的品質外，許多國家及國際大型企業已積極推動碳足跡標籤，並要求廠商本身及其供應鏈廠商需提供碳足跡標籤，因此未來若要於市場上競爭除需優良的技術與產品可靠度外，低碳足跡也將會成為產品競爭的項目之一。自然，產品是否符合低碳要求，也就是產品是否節能省電，亦屬於產品出廠前測試的項目。
    燒機測試的進行是在待測轉換器的輸出端連接一燒機測試設備，也就是以燒機測試設備作為待測轉換器之負載來進行的一種測試作業，其依類型可分為被動式負載及主動式負載。
    被動式負載主要是由電阻負載箱所組成，被動式負載因為會受待測轉換器輸出電壓、電阻之溫度係數及無回授控制等因素影響，因此測試電流較不穩定。
    主動式電子負載則是在待測轉換器與電阻負載箱之間加入一級轉換器，經由轉換器之控制，除了可使測試電流維持穩定，亦可動態更改測試電流，因此目前在業界係以主動式電子負載為主流。
    然而，無論是被動式負載或主動式電子負載，均需使用電阻負載箱，電阻負載箱除了會將電能以熱的形式消耗外，還另外需要風扇來輔助散熱，因而往往會造成測試設備體積龐大且需額外的電能損耗。
    由上述內容可知，為提升產品可靠度及品質所進行之燒機測試，需耗費大量電能並將增加產品之碳排放量，因而既不符合低碳與節能之環保概念又會增加生產成本。因此，在許多文獻中提出使用具電能回收之燒機測試設備，以將電能回收再利用。此舉除了可以大幅降低燒機測試所需之電能費用及時間外，並可符合節能與低碳之環保概念。
    針對直流/直流轉換器之具電能回收的電子負載來說，依其所回收的電能型式可再分為直流及交流二種型式。例如，圖1繪示針對直流/直流轉換器以直流型式來回收電能之燒機測試架構，圖2繪示針對直流/直流轉換器以交流型式來回收電能之燒機測試架構。由此可知，待測轉換器若為直流/直流轉換器，則可將電能以直流型式回收至直流側(如圖1所示)或者以交流型式饋入市電(如圖2所示)。
    而交流/直流轉換器、直流/交流轉換器及不斷電系統(UPS)均以饋入市電為主。例如，圖3繪示針對不斷電系統或直流/交流轉換器以交流型式來回收電能之燒機測試架構，圖4繪示針對交流/直流轉換器以交流型式來回收電能之燒機測試架構。圖3和圖4之架構最後都饋入市電。
    然而，目前線有的交流/直流轉換器之燒機設備主要是將電能以交流型式饋入市電，其等除了需多使用一級直流/交流轉換器外，電路及控制器設計亦較為複雜且電能回收率較低。此外，當其所饋入市電之功率較大時，尚需考量並聯時之相關規範以避免影響電力品質、設備及人員安全。
    因此，本發明係針對交流/直流轉換器，提出一新穎的電能回收架構，其可將電能直接以直流型式回收至待測轉換器之輸入端，除了可節省一級反流器的使用外，並可避免饋入市電所需的複雜控制策略及規範。
    基於上述，本發明之一實施例係針對交流/直流轉換器之燒機測試，提出一種具有電能回收之燒機測試設備，其包括：一交流/直流轉換器，該交流/直流轉換器的輸入端係連接至一交流電源，且該交流/直流轉換器的輸出端所輸出之電能係為直流電；一測試區塊，其係用以設置一或多待測轉換器，且該測試區塊的輸入側係連接至該交流/直流轉換器的該輸出端，以從該交流/直流轉換器得到直流電的供應；一主動電子負載，該主動電子負載的輸入端係連接至該測試區塊的輸出側，且該主動電子負載係用以對該一或多待測轉換器提供負載特性之模擬，進而使得該一或多待測轉換器維持定電流輸出，其中該主動電子負載所輸出之電能為直流電；以及電能回收線路，其係連接至該主動電子負載的輸出側與該測試區塊的該輸入側，以將該主動電子負載所輸出之直流電，從該主動電子負載的該輸出側回，送至該測試區塊的該輸入側，進而進行電能回收。
    其中，本發明係以單級轉換器為架構，直接將電能以直流型式回收至待測轉換器之輸入端，因而其除了可以節省一級反流器之使用外，在控制上及電路上均較現有設備更為簡單。
    此外，本發明之另一實施例可將待測轉換器的輸入端並聯，同時將輸出端串聯的方式加以連接，使其可同時進行多組待測電源轉換器的燒機測試。
    本發明具有以下優點：(一)因為是單級架構，在控制上及電路上均較為簡單，而且成本低；(二)電能回收率高，經實際測試驗證，最高可節省約70%之電能；(三)以直流型式回收至直流側，無需併聯市電，因此不用考量市電併聯時所需之相關規範；以及(四)因為可以同時測試多組轉換器，所以能節省測試時間。
    圖5是依據本發明一實施例之燒機測試設備之結構示意圖。由圖5可知燒機測試設備的結構包含交流/直流轉換器(504)及主動電子負載(520)，其中交流/直流轉換器(504)可以是全橋整流轉換器，而主動電子負載(520)是直流/直流轉換器。
    交流/直流轉換器(504)主要是利用全橋整流，以將外界供應的市電由交流電源(502)之交流電轉換為直流電，然後以直流電供應至一或多待測轉換器(511~518)的輸入端(a,b)，流入該一或多待測轉換器(511~518)的電流，再由該一或多待測轉換器(511~518)內部之輸入電容器穩壓。
    為同時測試多組待測轉換器(511~518)，並縮減燒機測試時間，本發明之一實施例將全部待測轉換器(511~518)之輸入端(a,b)以並聯方式連接，並將全部待測轉換器(511~518)之輸出端(c,d)以串聯方式連接。其中，因為其是以直流電輸入全部待測轉換器(511~518)來進行測試，所以此時全部待測轉換器(511~518)的輸入端(a)是正極，輸入端(b)是負極，輸出端(c)是正極，輸出端(d)則是負極。
    而後，電流從待測轉換器(511~518)的輸出側(C,D)，流入作為待測轉換器(511~518)之負載的主動電子負載(520)。再從主動電子負載(520)的輸出側(E,F)，將電能以直流型式透過電能回收線路(506a,506b)，回送至待測轉換器(511~518)之輸入側(A,B)，如圖5所示。
    因為全部待測轉換器(511~518)之輸入端(a,b)是以並聯方式連接，所以只要用單一待測轉換器所需之電壓差(例如，311伏特)即能供電給全部待測轉換器(511~518)。
    另外，本發明將全部待測轉換器(511~518)之輸出端(c,d)以串聯方式連接，所以能在待測轉換器(511~518)的輸出側(C,D)，將全部待測轉換器(511~518)電壓差疊加起來，例如，若12伏特的待測轉換器有8個，疊加起來後就有96伏特。
    而例如交流電源(502)的電壓為220伏特，主動電子負載(520)的輸出側(E,F)的電壓差可能需高達311伏特，才能將電能透過電能回收線路(506a,506b)回送至待測轉換器(511~518)之輸入側(A,B)，則待測轉換器(511~518)的輸出側(C,D)的電壓差自然是愈高愈好，如此才能減少主動電子負載(520)的升壓比，從而減少主動電子負載(520)內部元件的耐壓規格以及變壓器的線圈匝數，進而減少主動電子負載(520)的製造成本。
    因此，本發明將全部待測轉換器(511~518)之輸出端(c,d)以串聯方式連接，使其能夠將待測轉換器(511~518)的輸出側(C,D)的電壓差提昇，從而達成上述減少主動電子負載(520)的升壓比的目的。
    圖6進一步繪示圖5之主動電子負載(520)內部之電路圖。主動電子負載(520)主要之電路架構為返馳式(Flyback)，且內部電路包括：一升壓變壓器，包括具有N P 匝數的電感(L P )、和具有N S 匝數的電感(L S )；一緩衝器，其包括並聯的緩衝電感(C sn )和緩衝電阻(R sn )，並與一緩衝二極體(D sn )串聯；一增強型金屬氧化物半導體場效電晶體(Q)；二極體(D q )，其係跨接該增強型金屬氧化物半導體場效電晶體(Q)的兩端；以及一輸出二極體(D O )。
    其中，該緩衝器係與該升壓變壓器並聯，其之整體再與該增強型金屬氧化物半導體場效電晶體(Q)串聯。電流(I P )流經電感(L S )後，會在電感(L S )產生直流電流(I D )，並產生輸出電壓(V O )，直流電流(I D )流經輸出二極體(D O )後，經過主動電子負載(520)的輸出側(E)，然後透過電能回收線路(506a)回送至測試區塊(510)之輸入側(A)。其中測試區塊(510)是用以設置圖5所示之一或多待測轉換器(511~518)。
    簡言之，主動電子負載(520)之主要功能是對待測轉換器(511~518)提供負載特性之模擬，使待測轉換器維持定電流輸出，以及回收電能。
    本發明以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
    a．．．待測轉換器的輸入端
    b．．．待測轉換器的輸入端
    c．．．待測轉換器的輸出端
    d．．．待測轉換器的輸出端
    A．．．測試區塊之輸入側
    B．．．測試區塊之輸入側
    C．．．待測轉換器的輸出側
    D．．．待測轉換器的輸出側
    E．．．主動電子負載的輸出側
    F．．．主動電子負載的輸出側
    Q．．．增強型金屬氧化物半導體場效電晶體
    N P ．．．匝數
    N S ．．．匝數
    L P ．．．電感
    L S ．．．電感
    C sn ．．．緩衝電感
    R sn ．．．緩衝電阻
    D sn ．．．緩衝二極體
    Q．．．增強型金屬氧化物半導體場效電晶體
    D q ．．．二極體
    D O ．．．輸出二極體
    I P ．．．電流
    I D ．．．直流電流
    V O ．．．輸出電壓
    502．．．交流電源
    504．．．交流/直流轉換器
    506a．．．電能回收線路
    506b．．．電能回收線路
    510．．．測試區塊
    511~518．．．待測轉換器
    520．．．主動電子負載
    圖1繪示針對直流/直流轉換器以直流型式回收之燒機測試架構。
    圖2繪示針對直流/直流轉換器以交流型式回收之燒機測試架構。
    圖3繪示針對不斷電系統或直流/交流轉換器以交流型式回收之燒機測試架構。
    圖4繪示針對交流/直流轉換器以交流型式回收之燒機測試架構。
    圖5是依據本發明一實施例之燒機測試設備之結構示意圖。
    圖6進一步繪示圖5之主動電子負載內部之電路圖。
    a．．．待測轉換器的輸入端
    b．．．待測轉換器的輸入端
    c．．．待測轉換器的輸出端
    d．．．待測轉換器的輸出端
    A．．．測試區塊之輸入側
    B．．．測試區塊之輸入側
    C．．．待測轉換器的輸出側
    D．．．待測轉換器的輸出側
    E．．．主動電子負載的輸出側
    F．．．主動電子負載的輸出側
    502．．．交流電源
    504．．．交流/直流轉換器
    506a．．．電能回收線路
    506b．．．電能回收線路
    511~518．．．待測轉換器
    520．．．主動電子負載
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種具有電能回收之燒機測試設備，其包括：一交流/直流轉換器，該交流/直流轉換器的輸入端係連接至一交流電源，且該交流/直流轉換器的輸出端輸出之電能係為直流電；一測試區塊，其係用以設置一或多待測轉換器，且該測試區塊的輸入側係連接至該交流/直流轉換器的該輸出端，以從該交流/直流轉換器得到直流電的供應；一主動電子負載，該主動電子負載的輸入端係連接至該測試區塊的輸出側，且該主動電子負載係用以對該一或多待測轉換器提供負載特性之模擬，進而使該一或多待測轉換器維持定電流輸出，其中該主動電子負載所輸出之電能為直流電；以及一電能回收線路，其係將該主動電子負載的輸出側與該測試區塊的該輸入側連接，以將該主動電子負載所輸出之直流電，從該主動電子負載的該輸出側回送至該測試區塊的該輸入側，以進行電能回收。
    [2] 如請求項1所述之燒機測試設備，其中該交流/直流轉換器是一全橋整流轉換器。
    [3] 如請求項1所述之燒機測試設備，其中該一或多待測轉換器的輸入端是以並聯方式來連接。
    [4] 如請求項1所述之燒機測試設備，其中該一或多待測轉換器的輸出端是以串聯方式來連接。
    [5] 如請求項1所述之燒機測試設備，其中該主動電子負載之內部電路更包括一升壓變壓器。
    [6] 如請求項5所述之燒機測試設備，其中該主動電子負載之內部電路更包括一緩衝器，其係與該升壓變壓器並聯，其中該緩衝器包括並聯的緩衝電感和緩衝電阻。
    [7] 如請求項6所述之燒機測試設備，其中在該並聯的緩衝電感和緩衝電阻之後係與一緩衝二極體串聯。
    [8] 如請求項6所述之燒機測試設備，其中該主動電子負載之內部電路更包括一增強型金屬氧化物半導體場效電晶體。
    [9] 如請求項8所述之燒機測試設備，其中該主動電子負載之內部電路更包括一二極體，其係跨接至該增強型金屬氧化物半導體場效電晶體的兩端。
    [10] 如請求項8所述之燒機測試設備，其中該緩衝器與該升壓變壓器之整體，係與該增強型金屬氧化物半導體場效電晶體串聯。
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