充电桩校验仪的测试电源输出电路、方法及存储介质与流程

1.本发明属于直流测试电源技术领域，尤其涉及一种充电桩校验仪的测试电源输出电路、方法及存储介质。


背景技术：

2.随着我国电动汽车产业的不断发展，电动汽车充电桩的保有量持续上升，充电桩校验仪的使用量也不断增加。对充电桩校验仪进行检测时需要提供检测用的高稳定度且可控的直流电流和直流电压，用于提供直流电流和直流电压的直流电压源要求最大输出电压能够达到1000v。目前，行业内一般采用集成高压运放模组以及分立元件搭接实现1000v的高压电源，稳定度差且成本高。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了一种充电桩校验仪的测试电源输出电路、方法及存储介质，以解决行业内采用集成高压运放模组以及分立元件搭接实现1000v的高压电源，稳定度差且成本高的问题。
4.本发明实施例的第一方面提供了一种充电桩校验仪的测试电源输出电路，所述测试电源输出电路包括依次连接的变压整流模块、功率补偿模块、电压采样模块以及处理模块，所述功率补偿模块还与所述处理模块连接；
5.所述变压整流模块用于将外部交流电源转换为直流测试电源并经由所述功率补偿模块输出至外部负载；
6.所述电压采样模块用于对所述直流测试电源的电压进行采样，获得采样电压值并发送给所述处理模块；
7.所述处理模块用于根据所述采样电压值和目标电压值，获得电压补偿值并发送给所述功率补偿模块；
8.所述功率补偿模块用于根据所述电压补偿值对所述直流测试电源进行电压补偿，使电压补偿后的所述直流测试电源的电压值趋近于所述目标电压值。
9.本发明实施例的第二方面提供了一种充电桩校验仪的测试电源输出方法，基于本发明实施例的第一方面所述的测试电源输出电路实现，所述测试电源输出方法包括由处理模块执行的如下步骤：
10.控制电压采样模块对输出至外部负载的直流测试电源的电压进行采样，获得采样电压值；
11.根据所述采样电压值和目标电压值，获得电压补偿值；
12.根据所述电压补偿值控制功率补偿模块对所述直流测试电源进行电压补偿，使电压补偿后的所述直流测试电源的电压值趋近于所述目标电压值。
13.本发明实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理模块执行时实现如本发明实施例的第一方
面所述的测试电源输出方法的步骤。
14.本发明实施例的第一方面提供一种充电桩校验仪的测试电源输出电路，包括依次连接的变压整流模块、功率补偿模块、电压采样模块以及处理模块，功率补偿模块还与处理模块连接；变压整流模块用于将外部交流电源转换为直流测试电源并经由功率补偿模块输出至外部负载；电压采样模块用于对直流测试电源的电压进行采样，获得采样电压值并发送给处理模块；处理模块用于根据采样电压值和目标电压值，获得电压补偿值并发送给功率补偿模块；功率补偿模块用于根据电压补偿值对直流测试电源进行电压补偿，使电压补偿后的直流测试电源的电压值趋近于目标电压值，通过功率补偿模块对变压整流模块输出的直流测试电源进行电压补偿，可以输出高稳定度的直流测试电源且成本低。
15.可以理解的是，上述第二方面和第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明实施例提供的测试电源输出电路的第一种结构示意图；
18.图2是本发明实施例提供的测试电源输出电路的第二种结构示意图；
19.图3是本发明实施例提供的测试电源输出电路的第三种结构示意图；
20.图4是本发明实施例提供的功率放大单元的结构示意图；
21.图5是本发明实施例提供的模数转换单元的结构示意图；
22.图6是本发明实施例提供的测试电源输出方法的第一种流程示意图；
23.图7是本发明实施例提供的测试电源输出方法的第二种流程示意图。
具体实施方式
24.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
25.应当理解，当在本发明说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
26.还应当理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
27.另外，在本发明说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本发明的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书
中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
29.本发明实施例提供一种充电桩校验仪的测试电源输出电路，用于在对充电桩校验仪进行检测时，提供检测充电桩校验仪所需的直流测试电源，以实现对充电桩校验仪的性能测试。
30.如图1所示，本发明实施例提供的测试电源输出电路100，包括依次连接的变压整流模块10、功率补偿模块20、电压采样模块30以及处理模块40，功率补偿模块20还与处理模块40连接。
31.在应用中，变压整流模块可以通过交流变压器和交直流转换器件实现，功率补偿模块可以通过功率放大器和开关电源器件实现，电压采样模块可以通过模数转换电路实现，处理模块可以通过处理器实现。
32.本发明实施例提供的测试电源输出电路100的工作原理为：
33.变压整流模块10用于将外部交流电源转换为直流测试电源并经由功率补偿模块20输出至外部负载200；
34.电压采样模块30用于对直流测试电源的电压进行采样，获得采样电压值并发送给处理模块40；
35.处理模块40用于根据采样电压值和目标电压值，获得电压补偿值并发送给功率补偿模块20；
36.功率补偿模块20用于根据电压补偿值对直流测试电源进行电压补偿，使电压补偿后的直流测试电源的电压值趋近于目标电压值。
37.在应用中，外部交流电源可以是220v民用交流电源或者380v工业交流电源，也可以是任意其他国家的民用或工业交流电源，例如，110v交流电源。
38.在应用中，根据外部交流电源的电压大小以及需要输出的直流测试电源的电压大小，可以选择具有相应变压比的交流变压器和交直流转换器件来实现变压整流模块，交流变压器的变压比可以设置为固定不变、也可以配合多选一开关器件使用实现变压比可变，交直流转换器件在实现交直流转换功能时具有抬高电压的功能，例如，整流桥可以将其输入的交流电源转换为电压抬高1.414倍的直流电源。
39.在应用中，经由变压整流模块转换得到的直流测试电源的电压大小与外部负载所需的目标电压值的大小具有一定偏差，需要通过电压采样模块对变压整流模块转换得到的直流测试电源的电压进行采样，然后由处理模块根据采样电压值和目标电压值计算电压补偿值，再由功率补偿模块根据电压补偿值对直流测试电源进行电压补偿，以使电压补偿后的直流测试电源的电压值趋近于外部负载所需的目标电压值。
40.在应用中，外部负载可以是充电桩测试仪，也可以是任意工作电压范围在测试电源输出电路所输出的直流测试电源的电压范围内的其他负载，例如，电动汽车、电动摩托车、电动自行车等。测试电源输出电路除了可以为充电桩校验仪提供测试电源之外，也可以应用于充电桩，作为充电桩的电源输出电路。
41.图1所对应的实施例所提供的测试电源输出电路，通过功率补偿模块对变压整流
模块输出的直流测试电源进行电压补偿，可以输出高稳定度的直流测试电源且成本低。
42.如图2所示，在一个实施例中，测试电源输出电路100还包括数字隔离模块50和工作电源模块60；
43.数字隔离模块50连接在功率补偿模块20和处理模块40之间；
44.工作电源模块60分别与电压采样模块30、处理模块40以及数字隔离模块50连接，用于为电压采样模块30、处理模块40以及数字隔离模块50提供工作电源。
45.在应用中，数字隔离模块可以通过数字隔离器实现，其作用是让电压采样模块和功率补偿模块电气隔离，以保护电压采样模块。工作电源模块可以通过稳压器件和电源转换器件实现，用于为与其连接的各模块提供工作电源。
46.如图2所示，在一个实施例中，测试电源输出电路100还包括与处理模块40连接的人机交互模块70；
47.人机交互模块70用于获取用户输入的目标电压值并发送给处理模块40；
48.处理模块40还用于根据采样电压值获得直流测试电源的电压值并发送给人机交互模块70；
49.人机交互模块70还用于将直流测试电源的电压值告知用户。
50.在应用中，人机交互模块用于实现测试电源输出电路与用户之间的人机交互，用户可以通过人机交互模块输入期望直流测试电源能够到达的目标电压值，处理模块根据该目标电压值和采样电压值计算对应的电压补偿值，以使得功率补偿模块可以根据电压补偿值对直流测试电源进行电压补偿，使得最终输出的电压补偿后的直流测试电源的电压值趋近于目标电压值，以满足用户需求。处理模块也可以根据采样电压值获得最终输出的直流测试电源的电压值并发送给人机交互模块，通过人机交互模块告知用户，以使用户能够实时获知输出至外部负载的直流测试电源的电压值。人机交互模块可以通过显示屏、键盘实现，使得用户能够通过键盘输入目标电压值，处理模块能够通过显示屏显示直流测试电源的电压值；人机交互模块也可以通过扬声器、语音芯片和麦克风实现，使得用户能够通过麦克风和语音芯片以语音方式输入目标电压值，处理模块能够通过语音芯片和扬声器以语音播报方式播报直流测试电源的电压值。
51.如图3所示，在一个实施例中，变压整流模块10包括第一变压器t1、第一开关单元k1、第二变压器t2、第二开关单元k2以及交直流转换单元ur，第一变压器t1的次级线圈包括m 1个抽头，第一开关单元k1包括m个档位，第二变压器t2的次级线圈包括n 1个抽头，第二开关单元k2包括n个档位；
52.第一变压器t1的初级线圈用于接入外部交流电源，第一变压器t1的次级线圈的前m个抽头分别与第一开关单元k1的第一组m个输入端一一对应连接，第一变压器t1的次级线圈的后m个抽头分别与第一开关单元k1的第二组m个输入端一一对应连接，第一变压器t1的次级线圈的第一个抽头t1-1与交直流转换单元ur的负输入端连接；
53.第一开关单元k1的第一输出端分别与第一开关单元k1的第一动端、第二变压器t2的初级线圈的第一抽头以及第二变压器t2的次级线圈的第一个抽头t2-1连接，第一开关单元k1的第二输出端分别与第一开关单元k1的第二动端和第二变压器t2的初级线圈的第二抽头连接，第一开关单元k1的第一动端和第二动端联动；
54.第二变压器t2的次级线圈的后n个抽头分别与第二开关单元k2的n个输入端一一
对应连接；
55.第二开关单元k2的输出端分别与第二开关单元k2的动端和交直流转换单元ur的正输入端连接；
56.交直流转换单元ur的正输出端与功率补偿模块20连接，交直流转换单元ur的负输出端dc-分别与电压采样模块30和外部负载200连接；
57.其中，m和n均为大于或等于2的整数。
58.在应用中，第一变压器和第二变压器的次级线圈的抽头数量以及第一开关单元和第二开关单元的档位数量，根据外部交流电源的电压大小以及对输出至外部负载的直流测试电源的电压大小的要求设定。用户可以通过手动调节第一开关单元和第二开关单元的档位，来改变变压整流模块输出的电源的电压大小。第一开关单元和第二开关单元的档位数量决定了变压整流模块的手动电压调节分辨率的大小，变压整流模块可实现1/(m
×
n)的手动电压调节分辨率，例如，假设m＝n＝6，变压整流模块可以实现1/(6
×
6)≈3％的手动电压调节分辨率。
59.在一个实施例中，第一变压器的变压比为k1，外部交流电源的电压值为xv(伏)，第一变压器的最大输出电压值为m
×
yv，x/k1＝m
×
y，第一变压器的次级线圈的任意相邻两个抽头之间的电压值为yv；
60.第一变压器的变压比为k2，第二变压器的输入电压值为yv、最大输出电压值为n
×
zv，y/k2＝n
×
z，第二变压器的次级线圈的任意相邻两个抽头之间的电压值为zv。
61.在应用中，第一变压器的变压比为定值，第一变压器可输出的最大输出电压值与外部交流电源的电压值成正比，外部交流电源的电压值越大，第一变压器可输出的最大输出电压值越大，也即，外部交流电源的电压值xv与第一变压器的最大输出电压值m
×
yv之比等于第一变压器的变压比k1，x/(m
×
y)＝k1，x/k1＝m
×
y。第一变压器的次级线圈的任意两个抽头之间的电压值等于yv。例如，假设外部交流电源的电压值为220v，第一变压器的变压比为220v:900v，第一变压器的次级线圈的抽头数量为7，则第一变压器的次级线圈的任意两个抽头之间的电压值等于150v。
62.在应用中，第二变压器的变压比为定值，第二变压器可输出的最大输出电压值与第一开关单元的第一输出端和第二输出端之间的电压值(也即第二变压器的输入电压值)成正比，第二变压器的输入电压值越大，第二变压器可输出的最大输出电压值越大，也即，第二变压器的输入电压值yv与第二变压器的最大输出电压值n
×
zv之比等于第二变压器的变压比k2，y/(n
×
z)＝k2，y/k2＝n
×
z。第二变压器的次级线圈的任意两个抽头之间的电压值等于zv。例如，假设第二变压器的输入电压值为150v，第二变压器的变压比为150v:150v，第二变压器的次级线圈的抽头数量为7，则第二变压器的次级线圈的任意两个抽头之间的电压值等于25v。
63.在应用中，第一开关单元可以通过一个具有12个输入端、2个动端和2个输出端的6档位联动开关实现，相当于一个双刀六掷(double-pole six-throw，dp6t)联动开关。第二开关单元可以通过一个具有6个输入端、1个动端和2个输出端的6档位开关实现，相当于一个单刀六掷(single-pole six-throw，sp6t)开关。交直流变换单元可以通过由四个二极管组成的整流桥实现。
64.在一个实施例中，外部交流电源为220v交流电源，m和n均等于6，第一变压器的输
入电压值为220v、最大输出电压值为900v，第一变压器的次级线圈的任意相邻两个抽头之间的电压值为150v，第二变压器的输入电压值为150v、最大输出电压值为150v，第二变压器的次级线圈的任意相邻两个抽头之间的电压值为25v。
65.图3中示例性的示出m＝n＝6，第一开关单元k1为双刀六掷联动开关，第二开关单元k2为单刀六掷开关，交直流转换单元ur为整流桥时，变压整流模块10的结构示意图；其中，第一开关单元k1的第一组输入端的第一个输入端标示为1-1、第一组输入端的第六个输入端标示为1-6、第二组输入端的第一个输入端标示为2-1、第一组输入端的第六个输入端标示为2-6、第一输出端标示为7-1和第二输出端标示为7-2，第二开关单元k2的第一个输入端标示为1、第六个输入端标示为6、输出端标示为7。
66.在应用中，用户通过手动调节第一开关单元和第二开关单元的动端位置，可以改变变压整流模块最终输出的直流电源的电压值。例如，以图3所示的变压整流模块10的结构为例，当外部交流电源的电压值为220v、第一变压器t1的变压比为220v:900v、第二变压器的变压比为150v:150v时，将第一开关单元k1的两个联动的动端调节至与其两组输入端中的第二个输入端连接，将第二开关单元k2的动端调节至与其第三个输入端连接，此时，第一开关单元k1的第一输出端7-1相对于第一变压器t1的次级线圈第一个抽头(低电位抽头)t1-1的电压为150v
×
1＝150v，第一开关单元k1的第一输出端7-1和第二输出端7-2输出150v作为第二变压器t2的初级线圈的输入电压值，第二开关单元k2的输出端7相对于第二变压器t2的次级线圈的第一个抽头(低电位抽头)t2-1的电压为25v
×
3＝75v，使得整流桥ur的输入电压值为150v 75v＝225v。整流桥ur可以选择由四个高压二极管组成，型号为yg121s15，耐压值1500v，电流为5a的整流器件。
67.如图3所示，在一个实施例中，变压整流模块10还包括整流均压单元，整流均压单元连接在交直流转换单元ur的正输出端和负输出端之间。
68.在应用中，整流均压单元可以通过串联在交直流转换单元的正输出端和负输出端之间的若干电容和若干电阻实现。
69.图3示例性的示出整流均压单元包括串联在交直流转换单元ur的正输出端和负输出端之间的第一整流电容c1、第二整流电容c2和第三电容整流c3以及第一均压电阻r1、第二均压电阻r2和第三均压电阻r3，第一电容整流c1的负极、第二电容整流c2的正极、第一均压电阻r1的第二端以及第二均压电阻r2的第一端连接，第二电容整流c2的负极、第三电容整流c3的正极、第二均压电阻r2的第二端以及第三均压电阻r3的第一端连接。
70.在应用中，图3中的第一整流电容c1、第二整流电容c2和第三整流电容c3可以选择容量为1000uf，耐压值为450v的电容，以使得三个整流电容整体的耐压值可达1350v；第一均压电阻r1、第二均压电阻r2和第三均压电阻r3可以选择阻值为10kω，功率为25w的电阻，均压电阻兼顾电容均压和泄放电流的功能，时间常数rc＝10*1000*1000*106＝10秒，将时间常数设置为10秒时，均压电阻兼顾可以控制整流桥的放电速度和将整流桥的输出电流的波形整形为纹波的功能，将时间常数设置为10秒可以获得非常小的直流输出纹波。
71.如图3所示，在一个实施例中，功率补偿模块20包括功率放大单元21和功放电源单元22；
72.功率放大单元21分别与变压整流模块10、电压采样模块30、处理模块40、外部负载200以及功放电源单元22连接；
73.功放电源单元22用于为功率放大单元21提供电压补偿电源和工作电源；
74.功率放大单元21用于根据电压补偿值对直流测试电源进行电压补偿，功率放大单元21的最大补偿电压值等于电压补偿电源的电压值与功率放大单元21的最大电压摆幅之差。
75.在应用中，电压补偿电源用于对直流测试电源进行电压补偿，功率放大单元提供的工作电源用于为功率放大单元本身供电。功率放大单元可以通过数字功率放大器实现，功放电源单元可以通过开关电源实现，例如，功放电源单元可以选择能够为功率放大单元提供电压值为60v、最大输出电流为2a的电压补偿电源以及电压值为5v和-5v、电流为1a的工作电源的开关电源；假设功率放大单元的最大电压摆幅为25mv，则功率放大单元的最大补偿电压值为60v-25mv＝59.975v。
76.图3示例性的示出功率放大单元21的输入端与交直流转换单元ur的正输出端连接，功率放大单元21的60v、5v和-5v输入端以及数字地端g1分别与功放电源单元22的60v、5v和-5v输出端以及数字地端g1一一对应连接，功率放大单元21的输入端和数字地端g1、功放电源单元22的数字地端g1以及交直流转换单元ur的正输出端以及数字隔离模块50的数字地端g1都连接数字地，功率放大单元21的芯片选择端cs、串行数据输入端sdi以及时钟端sclk分别与数字隔离模块50的芯片选择端cs、串行数据输入端sdi以及时钟端sclk一一对应连接，功率放大单元21的输出端dc 连接外部负载200。
77.如图3所示，在一个实施例中，电压采样模块30包括分压单元和模数转换单元31，分压单元分别与变压整流模块10、功率补偿模块20以及模数转换单元31连接。
78.在应用中，分压单元可以通过串联在功率补偿模块和变压整流模块之间的若干电阻实现，模数转换单元可以通过模数转换器实现。
79.图3示例性的示出了分压单元包括串联在功率放大单元21的输出端dc 和交直流转换单元ur的负输出端dc-之间的第四电阻r4和第二电阻r5，第四电阻r4的第二端和第五电阻r5的第二端还分别与模数转换单元31的正输入端u 和负输入端一一对应连接。
80.在应用中，第四电阻和第五电阻构成一个精密电压分压器，其分压比由第四电阻和第五电阻的阻值决定，可以根据实际需要进行设置，例如，第四电阻的阻值为998kω，准确度为0.01％，第五电阻的阻值为2kω，准确度为0.01％，则二者构成的精密电压分压器的分压比为(998 2):2＝1000:2，当功率放大单元的输出端输出1000v的电压时，经过第四电阻和第五电阻分压后输出至模数转换单元的正输入端的电压为2v。
81.在应用中，处理模块可以采用型号为bf609的处理器及其外设实现，该处理器内置大量的外设，包括2个串行外设接口(serial peripheral interface，spi)、3个同步串行接口(synchronous serial port，sport)、16个通用输入输出接口(i/o interface)、异步消息通信(asynchronous message communication，amc)接口以及256mbyte(字节)动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)，动态随机存取存储器用于实现软件算法、任务调度、显示、输入和输出等功能。
82.图3示例性的示出工作电源模块60的3.3v电源端与处理模块40的3.3v电源端和数字隔离模块50的3.3v电源端连接，工作电源模块60的1.8v电源端与处理模块40的1.8v电源端连接，数字隔离模块50的电源地端gnd和工作电源模块60的电源地端gnd接电源地；人机交互模块70包括显示屏71和键盘72，处理模块40的amc接口、i/o接口spi接口以及spoprt接
口分别与显示屏71、键盘72、数字隔离模块50以及模数转换单元31连接；其中，spoprt接口包括时钟引脚sclk、测试使能引脚tfs、写引脚dt、主硬盘引脚dr1pri以及从硬盘引脚dr1sec。
83.如图4所示，在一个实施例中，功率放大单元21包括依次连接的第一参考电压器件u1、数模转换器u2、第一运算放大器u3以及第二运算放大器u4，数模转换器u2还分别与处理模块40和功放电源单元22连接，第一运算放大器u3还与功放电源单元22连接，第二运算放大器u4还分别与变压整流模块10、外部负载200、电压采样模块30以及功放电源单元22连接。
84.图4示例性的示出数模转换器u2通过数字隔离模块50与处理模块40连接，具体的，数模转换器u2的芯片选择端cs、串行数据输入端sdi以及时钟端sclk分别与数字隔离模块50的芯片选择端cs、串行数据输入端sdi以及时钟端sclk一一对应连接；第一运算放大器u3的输出端和第二运算放大器u4的负输入端之间连接有第七电阻r7，第二运算放大器u4的负输入端和输出端dc 之间连接有第六电阻r6。
85.在应用中，第一参考电压器件可以通过adr441b型芯片实现，数模转换器可以通过ad5545型数模转换芯片实现，第一运算放大器可以通过ad8620型芯片实现，第二运算放大器可以通过ltc6090型芯片实现；其中，ad5545型芯片为16位、输出建立时间为0.5us，ad5545型芯片内部的电阻和ad8620型芯片构成一个i/v转换(电流、电压转换)器件，ad5545型芯片的输出电压为vin＝(-d/65536)
×
vref＝(-d/65536)
×
2.5v(公式1)；
86.ad5545型芯片通过spi接口接收处理模块计算得到的电压补偿值d，d为通过spi接口设置的数字值，d的取值范围为0～65535；
87.第六电阻r6、第七电阻r7以及ltc6090型芯片构成一个25倍的反向放大器，其输出的补偿电压值vout＝(-r6/r7)
×
vin＝-25
×
vin(公式2)；
88.把公式1代入公式2可得vout＝(-r6/r7)
×
vin＝-25
×
vin＝-25
×
(-d/65536)
×
2.5v＝(d/65536)
×
2.5
×
25v＝(d/65536)
×
62.5v(公式3)；
89.以图3所示的变压整流模块的结构为例，功率补偿模块的补偿电压值的取值范围为0～35.35v，35.35v为第二开关单元的一个档位对应的电压值，也即25v
×
1.414＝35.35v，d取值范围为0～37067，37067根据公式3计算得到，也即由vout＝35.35v＝(d/65536)
×
62.5v，可得d＝37067；
90.当需要补偿的电压值大于或等于第二开关单元的两个及以上档位对应的电压值时，可先手动调节第一开关单元或第二开关单元的档位，再通过功率补偿模块进行电压补偿实现。
91.如图5所示，在一个实施例中，模数转换单元31包括第二参考电压器件u5和模数转换器u6，模数转换器u6分别与变压整流模块10、处理模块40、分压单元以及第二参考电压器件u5连接。
92.图5示例性的示出模数转换器u6的芯片选择端cs、时钟端sclk、串行数据输入端sdi、第一数据输出信号端sdoa以及第二数据输出信号端sdob分别与处理模块40的测试使能引脚tfs、时钟引脚sclk、写引脚dt、主硬盘引脚dr1pri以及从硬盘引脚dr1sec一一对应连接，模数转换器u6的正输入端u 、负输入端dc-以及电源地端gnd分别与第四电阻r4的第二端、整流桥ur的负输出端dc-以及电源地一一对应连接，模数转换器u6的电源端vcc和逻
辑电源端v logic与工作电源模块60的3.3v电源端连接。
93.在应用中，模数转换器可以通过ad7380型模数转换芯片实现，第二参考电压器件可以通过adr441b型芯片实现；其中，ad7380型芯片为核心器件、位数为16位，可实现双通道同步采样、全差分模拟输入，采样率最大速率为4msps，snr典型值为92.5db，具有片内过采样功能，inl(最大值)为2.0lsb，相当于2/65536＝0.003％，满足直流测试电源的0.05％的稳定度要求，ad7380型芯片为双通道的模数转换芯片，在本发明实施例中只使用其中一个通道，采样率为100khz，输入值范围为0～2.5v，满足设计要求；adr441b型芯片可输出电压值为2.5v、温度漂移量为3ppm的基准电压，完全满足要求。
94.在应用中，以图3和图5所示的电压采样模块的结构为例，直流测试电源的电压值通过第四电阻和第五电阻缩小500倍之后进入模数转换单元，处理模块按每秒钟100khz采样率读取模数转换单元的采样电压值ui，并按1秒钟的时间间隔计算直流测试电源的平均电压值vmean和最大电压值vmax，则有如下公式：
[0095][0096]
vmax＝maxu[0,99999]，也即vmax为u0～u
99999
中的最大值；
[0097]
处理模块每间隔1秒钟就计算一次平均电压值vmean和最大电压值vmax，并通过人机交互模块实时告知用户(例如，通过显示屏实时刷新显示)。处理模块通过人机交互模块(例如，键盘)获取用户输入的目标电压值vset，对每个模数转换单元输出的采样电压值ui在处理模块所存储的计算机程序中断中测量，一旦测量到采样电压值ui和目标电压值vset(也即ui-vset《0)，处理模块在中断里面通过算法把ui-vset取反向的值，通过算法计算得到电压补偿值d并通过spi接口发送给功率放大单元，对直流测试电源进行电压补偿，使ui-vset趋近于0，从而使电压补偿后的直流测试电源的电压值趋近于目标电压值。
[0098]
由于模数转换单元的采样率为100khz，采样间隔时间为10us，功率放大单元建立时间为0.5us，所以无论是缓慢的直流信号，还是100hz、10000us的整流脉动信号，都可以通过算法和功率放大单元实时补偿，一般只需要5次采样就可以达到ui-vset趋近于0，也就是大概50us的时间就可以把直流测试电源的电压值逼近到vset值，从而输出高稳定度的直流测试电源。
[0099]
如图6所示，本发明实施例还提供一种基于上述测试电源输出电路100实现的测试电源输出方法，该方法包括由处理模块40执行的如下步骤：
[0100]
步骤s601、控制电压采样模块对输出至外部负载的直流测试电源的电压进行采样，获得采样电压值；
[0101]
步骤s602、根据所述采样电压值和目标电压值，获得电压补偿值；
[0102]
步骤s603、根据所述电压补偿值控制功率补偿模块对所述直流测试电源进行电压补偿，使电压补偿后的所述直流测试电源的电压值趋近于所述目标电压值。
[0103]
在应用中，在步骤s601之前，由用户根据实际需要手动调节变压整流模块中的两个开关单元的档位，以使变压整流模块输出的初始直流测试电源的电压值接近目标电压值，目标电压值由用户通过人机交互模块输入；然后由处理模块控制电压采样模块对初始直流测试电源的电压进行采样，获得采样电压值，再根据采用电压值和目标电压值计算得
到电压补偿值d；最后将电压补偿值d发送至功率补偿模块，以控制功率补偿模块对初始直流测试电源进行电压补偿，使电压补偿后的最终直流测试电源的电压值趋近于目标电压值。
[0104]
如图7所示，在一个实施例中，步骤s602包括：
[0105]
步骤s701、计算所述采样电压值与所述目标电压值之差，获得电压差值；
[0106]
步骤s702、计算所述电压差值与预设系数的乘积，获得预设位数的无符号数值；
[0107]
步骤s703、计算所述无符号数值与上一电压补偿值之和，获得当前电压补偿值；
[0108]
步骤s604，包括：
[0109]
步骤s704、将所述当前电压补偿值发送至功率补偿模块对所述直流测试电源进行电压补偿，返回执行步骤s601，直到电压补偿后的所述直流测试电源的电压值趋近于所述目标电压值时为止。
[0110]
在应用中，在通过第一次计算得到的d值对初始直流测试电源进行电压补偿，不一定能使得电压补偿后的直流测试电源的电压值趋近于目标电压值，还需要返回步骤s601再次采样，以验证电压补偿后的直流测试电源的电压值是否趋近于目标电压值(也即采样电压值是否趋近于目标电压值)，若否，还需要继续执行s602和s603再次对直流测试电源进行电压补偿，并再次返回步骤s601，如此循环往复，直到电压补偿后的直流测试电源的电压值趋近于目标电压值时为止，也即采样电压值趋近于目标电压值时为止，也可以在通过人机交互模块接收到用户输入的停止指令时，停止调节直流测试电源。
[0111]
在应用中，获得电压补偿值d的方法具体如下：
[0112]
首先，处理模块获取电压采样模块发送的采样电压值ui；
[0113]
然后，计算采样电压值ui与用户通过人机交互模块输入的目标电压值vset之差，获得电压差值ve＝ui-vset；
[0114]
然后，计算电压差值ve与预设系数k的乘积，获得预设位数的无符号数值deltad＝unit(ve
×
k)，预设位数为电压补偿模块中功率放大单元的位数，具体可以为16位；
[0115]
最后，计算无符号数值deltad与上一电压补偿值d
i-1
之和，获得当前电压补偿值di＝d
i-1
deltad。
[0116]
由公式3可知，电压补偿模块的补偿电压值vout与处理模块发送至电压补偿模块的当前电压补偿值di之间的关系如下：
[0117]
补偿电压值vout＝(di/65536)
×
62.5v＝di/1048v，di为16位的无符号数值，其取值范围为0～65535。
[0118]
由上述公式di＝d
i-1
deltad可知，k的取值决定了将直流测试电源的电压值调整为趋近于目标电压值的调整速度，k的取值越大，调整速度越快，但是容易使得调整后的直流测试电源的电压值超过目标电压值，从而降低稳定度；k的取值越小，稳定度越高，但调整速度慢，因此，应当合理设置k的取值，以在调整速度适中的情况下保持稳定度。具体的，k的取值可以为500，计算电压补偿值的窗口时间为10us，假设电压差值ve为功率补偿模块的最大补偿电压值59.975v，则deltad＝unit(59.975
×
500)＝29987，功率补偿模块可输出的最大16位的无符号数值为65536，则只需要3个循环就可以将直流测试电源的电压值调节为接近目标电压值，5个循环就可以使直流测试电源的电压值趋近于目标电压值并稳定下来，大概时间为10us*10＝50us，可以满足调节速度的要求。
[0119]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0120]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述电路的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
[0121]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
[0122]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0123]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0124]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的电路和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元、模块可以是或者也可以不是物理上分开的。
[0125]
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。