專利名稱：節能型電源電老化系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源電老化系統，具體地說，是涉及一種具有節能、 提高工效、減少熱負載等優點的電源電老化系統。
背景技術：
電源是一個多品類、少則數十個電磁元器件的功率電子學集成產品，是一 種電功率變換(傳遞)產品。除了電應力之外，電源還要承受較大的熱應力。 由于元器件的溫度升高到熱平衡程度是需要一個較長時間的，因此，熱應力很 有可能是使電源損壞的重要因素。可見，電源的熱應力分析與設計是很重要的， 而電老化是檢驗熱應力設計的一個重要手段。并且，根據電子元器件壽命的"盆 底"規律，經過一定時間的通電老化，損壞的電子產品便能被篩選出，從而保 證經過電老化的電子產品有較長的使用壽命。由此可見，電源產品是必須經過 電老化程序的，電源的動態過渡過程、瞬間電磁應力(電壓、電流及磁路飽和)、 輸出震蕩引起的系統崩潰等都可在電老化時被很好地檢驗。
目前，電源行業采用的公知電源老化系統如圖1和圖2所示，被進行電老 化的電源(圖中示出了 n個電源Al An)的兩個輸入端連接在直流或交流電源 母線上，該電源的兩個輸出端連接與自身標稱功率相應的電阻負載。該電阻負 載(例如，圖1中示出的并聯連接的Rl-l~Rl-m)可以是大功率水泥電阻，也 可以是大功率電熱絲。不管采用何種類型的電阻負載，電能都勢必經該電阻負 荷轉換為熱能而白白消耗掉。也就是說，在電老化時，電源除本身消耗掉一定 的輸入功率外，其它輸入功率全部被轉化為熱能白白消耗掉，而水泥電阻和電 熱絲的熱能又是很難利用的。而且，每塊被老化的電源就需要至少一個水泥電 阻(或電熱絲)、四個鱷魚夾子(或紫銅接線片)、兩根導線，且根據電源輸 出功率的大小，還要計算匹配水泥電阻(或電熱絲)的功率和阻值，既費工費 時，又需要較大量的輔助設施。
由此，在追求節能減排的當前時代，研究出一種節能、提高工效的電源電 老化方案是目前亟需解決的問題。
實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種節能型電源電老化系統，該電源電老化系 統采用級聯方式充分利用被老化電源輸出的電能， 一個電老化系統同時電老化多個電源，且省去了大量的夾子和導線，實現了節能目標，提高了功效。 為了實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案
一種節能型電源電老化系統，其特征在于它包括多個級聯連接的子單元， 每個子單元均包括標稱輸出電流相同的多個被老化電源，第一個子單元中的每
個被老化電源的兩個輸入端均與電源母線連接，最末一個子單元中的所有被老 化電源的兩個輸出端串聯后與一個負載連接，除最末一個子單元外的其余每個 子單元中的所有被老化電源的兩個輸出端串聯后與各自子單元相對應的一個
電源適配器的兩個輸入端連接，該電源適配器的兩個輸出端分別與位于其后面 相鄰的子單元中的每個被老化電源的兩個輸入端連接，每個子單元中的被老化 電源的類型和輸入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配，每個電源適配器的 類型和輸入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配。當前一級所述子單元中的
所有被老化電源的兩個輸出端串聯后得到的輸出電壓與相鄰后一級所述子單 元中的每個被老化電源的輸入電壓相近，且前一級所述子單元的輸出功率大于 等于相鄰后一級所述子單元的輸入功率時，前一級所述子單元與相鄰后一級所 述子單元之間連接的所述電源適配器被省去。
所述電源母線為交流或直流電源母線。各所述子單元中的被老化電源的數 量和種類不同。對于一個所述子單元，其包括的所有被老化電源為AC/DC型
電源或DC/DC型電源。所述電源適配器為DC/AC型或DC/DC型電源適配器。 所述負載為由功率MOS管制作的電子負載。
本實用新型的優點是本實用新型通過級聯被電老化電源的方式將交流或 直流電源的電能進行了逐級充分利用，既在一個電老化系統中一次檢測了大量 電源的電老化情況，提高了工效，又省去了諸如水泥電阻或電熱絲、鱷魚夾子 或紫銅接線片、導線等大量的輔助設施，節省了投資，而且，還省去了很多工 時，例如不再需要根據電源輸出功率大小來計算匹配水泥電阻或電熱絲的功率 和阻值。

圖1是公知電源電老化系統的一實例示意圖； 圖2是公知電源電老化系統的另 一 實例示意圖； 圖3是本實用新型的第一實施例示意圖； 圖4是本實用新型的第二實施例示意圖； 圖5是本實用新型的第三實施例示意圖。
具體實施方式
本實用新型節能型電源電老化系統包括多個級聯連接的子單元，每個子單 元均包括標稱輸出電流相同的多個被老化電源，第一個子單元中的每個被老化 電源的兩個輸入端均與電源母線連接，最末一個子單元中的所有被老化電源的 兩個輸出端串聯后與一個負載連接，除最末一個子單元外的其余每個子單元中 的所有被老化電源的兩個輸出端串聯后與各自子單元相對應的一個電源適配 器的兩個輸入端連接，該電源適配器的兩個輸出端分別與位于其后面相鄰的子 單元中的每個被老化電源的兩個輸入端連接，每個子單元中的被老化電源的類 型和輸入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配，每個電源適配器的類型和輸 入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配。
當前一級子單元中的所有被老化電源的兩個輸出端串聯后得到的輸出電 壓與相鄰后一級子單元中的每個被老化電源的輸入電壓相近，且前一級子單元 的輸出功率大于等于相鄰后一級子單元的輸入功率時，前一級子單元與相鄰后 一級子單元之間連接的電源適配器可被省去，也就是前一級子單元與相鄰后一 級子單元可直接連接。
在本實用新型中，由于被老化的電源(即穩壓電源)的輸出直流電壓一般
較低，大多為48伏、28伏、24伏、15伏、12伏、5伏、3.3伏等，而其輸入 電壓卻較高，如AC/DC型電源的交流輸入電壓為85伏、165伏、220伏、265 伏等，DC/DC型電源的直流輸入電壓大多為12伏、18伏、24伏、36伏、48 伏、72伏、144伏或更高，極少數為5伏。所以，當前一級子單元中的被老化 電源的輸出電壓較低而相鄰后一級子單元中的被老化電源的輸入電壓較高時， 為保證前后級間連接的電源適配器的高效率，將前一級子單元中的所有被老化 電源的輸出電壓進行串聯連接，以使串聯連接后得到的總輸出電壓滿足后一級 子單元的被老化電源的輸入電壓的需求，也就是說，將前一級子單元中的所有 被老化電源的輸出電壓串聯后得到的總輸出電壓引出兩根端子來作為后一級 子單元中的每個被老化電源的輸入電壓母線使用或作為后面連接的電源適配 器的輸入電壓使用。需要注意的是，前一級子單元中的所有被老化電源的輸出 電流必須相等，但它們的輸出電壓不必相等。
在實際應用時，電源母線可為交流或直流電源母線。各子單元中的被老化 電源的數量和種類可不相同。對于一個子單元而言，其包括的所有被老化電源 可同時為AC/DC型電源或DC/DC型電源。本實用新型中使用的電源適配器可 為DC/AC型(又稱逆變器)或DC/DC型電源適配器。在最末一個子單元中， 負載可為由功率MOS管制作的電子(熱)負載，這種電子負載具有輸入電壓范圍較寬、負載電流允許范圍較大的手動調節等優點。
在本實用新型中，電源適配器可依據本批被老化電源的型號和各自的功率
總數來進行合理選擇。 一般，老化間的一次電源(電源母線)有市電經變壓器 隔離的交流電源，也有市電經變壓器隔離再整流的電壓較低的直流電源。由于 交流電源的效率比直流電源的效率高，故，在本實用新型中，電源母線優選交
流電源，相應地，第一級子單元中的被老化電源選擇為AC/DC型電源。考慮 到被老化電源的輸出電壓等級繁多、被老化電源的數量多以及被老化電源的連 接方便程度等因素，本實用新型中選用的電源適配器的輸入電壓范圍優選控制 在36-144伏，不必太寬。對于逆變器式的DC/AC型電源適配器，其頻率和波 形要求不需太苛求，其輸出電壓可分檔，如85伏、110伏、165伏、220伏、 265伏等。對于電壓匹配的DC/DC型電源適配器，其優選采用變壓器強制快速 去磁的拓撲結構(如有源嵌位)，這種拓撲結構的輸入電壓范圍或輸出電壓范 圍可以做得很寬(可達到l: 6)，其輸出電壓也可分檔，如12伏、24伏、 48伏、72伏、110伏、144伏等，其輸出功率優選做到300瓦以上。 圖3至圖5示出了本,用新型的三個優選實施例。下面分別詳述。 如圖3，圖3所示的節能型電源電老化系統包括級聯連接的3個子單元。 第一級子單元包括標稱輸出電流相同的i個AC/DC型的被老化電源Al-l至 Ai-l，第二級子單元包括標稱輸出電流相同的j個DC/DC型的被老化電源Al-2 至Aj-2，第三級子單元包括標稱輸出電流相同的k個AC/DC型的被老化電源 Al-3至Ak-3。第一級子單元中的每個被老化電源Al-l至Ai-l的兩個輸入端 均與交流電源母線(Vac)連接，第三級子單元中的所有被老化電源Al-3至 Ak-3的兩個輸出端串聯后與一個電子負載310連接。第一級子單元中的所有 被老化電源Al-l至Ai-l的兩個輸出端串聯后得到的輸出電壓與第二級子單元 中的每個被老化電源Al-2至Aj-2的輸入電壓相近，且第一級子單元的輸出功 率大于等于第二級子單元的輸入功率，故第一級子單元與第二級子單元直接連 接，兩者之間無電源適配器，而第二級子單元中的所有被老化電源Al-2至Aj-2 的兩個輸出端串聯后與一個DC/AC型電源適配器210的兩個輸入端連接，該 DC/AC型電源適配器210的兩個輸出端分別與第三級子單元中的每個被老化 電源Al-3至Ak-3的兩個輸入端連接。在圖3中，每個子單元中的被老化電源 的類型和輸入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配，每個電源適配器的類型 和輸入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配。例如，DC/AC型電源適配器 210的輸入電壓等于第二級子單元中的所有被老化電源Al-2至Aj-2的兩個輸出端串聯后得到的總輸出電壓，該DC/AC型電源適配器210的輸出電壓等于 第三級子單元中的每個被老化電源Al-3至Ak-3的輸入電壓，而且電源適配器 210的類型DC/AC型也與前后級被老化電源的類型相配。
類似地，如圖4,圖4所示的節能型電源電老化系統包括級聯連接的5個 子單元。第一級至第五級子單元分別包括標稱輸出電流相同的i個AC/DC型 的被老化電源Al-1至Ai-l、標稱輸出電流相同的j個AC/DC型的被老化電源 Al-2至Aj-2、標稱輸出電流相同的k個AC/DC型的被老化電源Al-3至Ak-3、 標稱輸出電流相同的p個DC/DC型的被老化電源Al-4至Ap-4、標稱輸出電 流相同的q個DC/DC型的被老化電源Al-5至Aq-5。第一級子單元中的每個 被老化電源Al-1至Ai-l均與交流電源母線(Vac)連接，第一級子單元與第 二級子單元之間使用了 DC/AC型電源適配器220，第二級子單元與第三級子單 元之間使用了 DC/AC型電源適配器230，第三級子單元與第四級子單元直接連 接，第四級子單元與第五級子單元之間使用了 DC/DC型電源適配器240，第五 級子單元中的所有被老化電源Al-5至Aq-5的兩個輸出端串聯后與一個電子負 載320連接。在圖4中，每個子單元中的被老化電源的類型和輸入輸出電壓值 與其前后連接的器件相適配，每個電源適配器的類型和輸入輸出電壓值與其前 后連接的器件相適配。
類似地，如圖5，圖5所示的節能型電源電老化系統包括級聯連接的4個 子單元。第一級至第四級子單元分別包括標稱輸出電流相同的i個DC/DC型 的被老化電源Al-l至Ai-l、標稱輸出電流相同的j個AC/DC型的被老化電源 Al-2至Aj-2、標稱輸出電流相同的k個DC/DC型的被老化電源Al-3至Ak-3、 標稱輸出電流相同的p個AC/DC型的被老化電源Al-4至Ap-4。第一級子單 元中的每個被老化電源Al-l至Ai-l均與直流電源母線(Vdc)連接，第一級 子單元與第二級子單元之間使用了 DC/AC型電源適配器250，第二級子單元與 第三級子單元直接連接，第三級子單元與第四級子單元之間使用了 DC/AC型 電源適配器260，第四級子單元中的所有被老化電源Al-4至Ap-4的兩個輸出 端串聯后與一個電子負載330連接。在圖5中，每個子單元中的被老化電源的 類型和輸入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配，每個電源適配器的類型和 輸入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配。
本實用新型的設計原理是
電的負載性質基本上可分為感性、容性、阻性三種負載。感性和容性負載 只是進行電磁能量的轉換和儲存(當然，純感性、純容性的負載是不存在的)，而阻性負載便是將電能轉換為熱能。若將被老化電源輸出端所接的負載由阻性 改為感性和容性組成的混合負載，那么，通過混合負載將電能進行進一步地轉 換和傳遞，原來阻性負載浪費的電能便可被再次利用了。在本實用新型中，被 老化處理的穩壓電源(如開關電源、線性電源、變頻器等)便是利用電、磁元 器件將電能進行轉換和傳遞的器件。而電源適配器便是將被老化電源的輸出電 能進行"再生"、將電的形態或電平進行變換的裝置，即將原來轉化為熱能的 電能經過電源適配器，其又以電能的形式作為了后級被老化電源的輸入電源， 如此延展級聯，就可實現電能的重復利用，從而達到一電源電老化系統檢測多 組電源的電老化情況的目的，極大節約了能源。
例如，在圖3所示的電源電老化系統中，交流電源母線輸出的電能經過了 三級子單元的傳輸，最終剩余的電能由電子負載消耗。圖3所示的該一個電源
電老化系統一次電老化了三組電源(i+j+k個電源)，而公知的電源電老化系 統只能一次電老化一組電源(n個)，可以說，圖3所示系統比公知系統的電 老化效率提高了近3倍。而且，省去了諸如水泥電阻(或電熱絲)、鱷魚夾子 (或紫銅接線片)、導線等大量的輔助設施，且節省了很多工時，例如不再需 要根據電源輸出功率大小來計算匹配水泥電阻(或電熱絲)的功率和阻值。
在本實用新型中，電能的利用主要與被老化電源的效率及級聯子單元的個 數有關。隨著級聯子單元個數的增加，電能的利用隨之增加，同時，最末一級 的負載也隨之減小。例如，若采用四級級聯子單元的結構，則當老化同等功率 電源時，該結構的耗電量僅是公知電源電老化系統的大約三分之一，其充分利 用了被老化電源的電能，電源利用提高了將近3倍。在本實用新型中，只有最 末一級子單元中的被老化電源的負載使用了電子負載，而前幾級子單元都不用
電子(熱)負載，故本實用新型可較多地減少熱負載的容量。
本實用新型的優點是本實用新型通過級聯被電老化電源的方式將電源的
電能進行了逐級充分利用，既在一個電老化系統中一次檢測了大量電源的電老 化情況，提高了工效，又省去了諸如水泥電阻或電熱絲、鱷魚夾子或紫銅接線 片、導線等大量的輔助設施，節省了投資，而且，還省去了很多工時，例如不 再需要根據電源輸出功率大小來計算匹配水泥電阻或電熱絲的功率和阻值。
以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術原理，對于本領域 的技術人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實 用新型技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實 用新型保護范圍之內。
權利要求1、一種節能型電源電老化系統，其特征在于它包括多個級聯連接的子單元，每個子單元均包括標稱輸出電流相同的多個被老化電源，第一個子單元中的每個被老化電源的兩個輸入端均與電源母線連接，最末一個子單元中的所有被老化電源的兩個輸出端串聯后與一個負載連接，除最末一個子單元外的其余每個子單元中的所有被老化電源的兩個輸出端串聯后與各自子單元相對應的一個電源適配器的兩個輸入端連接，該電源適配器的兩個輸出端分別與位于其后面相鄰的子單元中的每個被老化電源的兩個輸入端連接，每個子單元中的被老化電源的類型和輸入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配，每個電源適配器的類型和輸入輸出電壓值與其前后連接的器件相適配。
2、 如權利要求1所述的電源電老化系統，其特征在于 所述電源母線為交流或直流電源母線。
3、 如權利要求1所述的電源電老化系統，其特征在于 各所述子單元中的被老化電源的數量和種類不同。
4、 如權利要求1所述的電源電老化系統，其特征在于對于一個所述子單元，其包括的所有被老化電源為AC/DC型電源或DC/DC型電源。
5、 如權利要求1所述的電源電老化系統，其特征在于所述電源適配器為DC/AC型或DC/DC型電源適配器。
6、 如權利要求1所述的電源電老化系統，其特征在于 所述負載為由功率MOS管制作的電子負載。
7、 如權利要求1所述的電源電老化系統，其特征在于 當前一級所述子單元中的所有被老化電源的兩個輸出端串聯后得到的輸出電壓與相鄰后一級所述子單元中的每個被老化電源的輸入電壓相近，且前一 級所述子單元的輸出功率大于等于相鄰后一級所述子單元的輸入功率時，前一 級所述子單元與相鄰后一級所述子單元之間連接的所述電源適配器被省去。
專利摘要本實用新型公開了一種節能型電源電老化系統，它包括多個級聯連接的子單元，每個子單元均包括標稱輸出電流相同的多個被老化電源，第一個子單元中的每個被老化電源的兩個輸入端均與電源母線連接，最末一個子單元中的所有被老化電源的兩個輸出端串聯后與一個負載連接，除最末一個子單元外的其余每個子單元中的所有被老化電源的兩個輸出端串聯后與各自子單元相對應的一個電源適配器的兩個輸入端連接，該電源適配器的兩個輸出端分別與位于其后面相鄰的子單元中的每個被老化電源的兩個輸入端連接。本實用新型通過級聯方式將交流或直流電源的電能逐級充分利用，一個電老化系統一次檢測大量電源老化情況，提高了工效，又省去了大量輔助設施，節省了投資。
文檔編號H02J4/00GK201349135SQ200920105219
公開日2009年11月18日 申請日期2009年1月15日 優先權日2009年1月15日
發明者王如泉 申請人:北京星原豐泰電子技術有限公司