本发明专利技术公开了一种高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载及电源测试系统，包括：壳体、电路板、水冷单元和多个散热器，将电子负载的风冷散热改为水冷散热，提高了整个系统的稳定性。此外本发明专利技术在电子负载内设置两条并列且流向相反的水冷管道，让两条反方向流速的水冷管道同时带走功率MOS管的热量，两条水冷管道路径上任意一点的平均温度理论上都应该相同，因此电路板上所有的散热器的温度可以保持一致，不会出现部分区域的散热器温度过高的现象，提高了整体系统的稳定性。同时本申请的控制模块通过环境温度和散热器温度结合PID温控算法控制散热器和环境温度的温差，防止了散热器上产生冷凝水，进一步提升系统的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子负载领域，特别涉及一种高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载及电源测试系统。
技术介绍
1、电子负载是通过控制内部功率部件的导通量，依靠mos管的耗散功率消耗电能的设备。目前市面上电子负载大部分采用的采用风冷散热，通过mos管将功率转化成热能，然后通过mos管传递热量到散热器，最后通过风扇带动空气流动，将热量传递到空气中，随风速带走热量。风冷散热的方案有以下几个缺点：1、散热结构一般风阻大，对散热器的热导系数要求比较高，因此电子负载难以实现很高的功率密度；2、当风扇转速较高时噪声非常大；3、散热风扇位于电子负载内部，风扇的转动一般是电机带动的，容易产生磁场，对电子负载的测试产生影响，对电子负载抗干扰要求较高。
2、部分电子设备采用水冷代替风冷来解决以上问题，但现有的水冷设备应用在电子负载上时又存在以下问题：1、水冷管道路径上前端的散热器的温度较低，后端的散热器温度较高，导致不同区域的散热器温差较大，影响系统的整体稳定性；2、为了保证水冷管道路径后端的mos管模块不至于过热，需要增加水冷系统的制冷功率，进一步降低水冷管道中冷却液的水温，这就导致前端的散热器与环境温度之间的温差较大，散热器表面容易出现冷凝现象，影响电子负载的稳定性和可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载及电源测试系统，能够使电子负载内各个区域的散热器温度保持一致并且避免出现冷凝现象。
>2、根据本专利技术第一方面实施例的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，包括：壳体；电路板，所述电路板设置在壳体内，所述电路板上设置有多个mos管模块；水冷单元，所述水冷单元包括冷水机组和两条水冷管道，两条所述水冷管道并列设置在壳体内，两条水冷管道内部冷却液的流向相反，两条水冷管道分别连接冷水机组；散热器，多个所述散热器与所述mos管模块一一对应且安装在对应mos管模块上，所述mos管模块和对应的散热器沿两条并列的水冷管道的路径依次排列且位于两条水冷管道的中间；温控单元，所述温控单元包括控制模块、第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器用于采集散热器的温度，所述第二温度传感器用于采集环境温度，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别连接所述控制模块的反馈端，所述控制模块连接所述冷水机组的控制端，控制模块根据环境温度和散热器的温度结合pid温控算法控制冷水机组的出水温度以减小散热器和环境温度的温差。3、根据本专利技术第一方面实施例的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，至少具有如下有益效果：
4、本专利技术实施方式将电子负载的风冷散热改为水冷散热，减少了热量传递的过程，优化机器本身产生的热能损耗，能有效降低功率mos管管芯的温度，保证了mos管的安全性，同时提高了整个系统的稳定性，提升了电子负载的功率密度，本专利技术在电子负载内通过散热器和水冷管道传递热量，电子负载的壳体内部无需使用风扇，一方面降低了风扇高速转动产生的风噪，另外一方面减少了风扇电机转动产生磁场影响系统的稳定性，同时也避免系统长时间运行产生的积灰的问题，使产品可维护性大大增强。
5、此外本专利技术在电子负载内设置两条并列且流向相反的水冷管道，mos模块和对应的散热器设置在两条水冷管道的中间，让两条反方向流速的水冷管道同时带走功率mos管的热量，两条水冷管道路径上任意一点的平均温度理论上都应该相同，因此电路板上所有的散热器的温度可以保持一致，不会出现部分区域的散热器温度过高的现象，提高了整体系统的稳定性。同时本申请的控制模块通过环境温度和散热器温度结合pid温控算法控制散热器和环境温度的温差，防止了散热器上产生冷凝水，进一步提升系统的稳定性。
6、根据本专利技术的一些实施例，所述pid温控算法的具体步骤为：
7、获取环境温度，根据环境温度设置目标温度c；
8、获取当前散热器的温度，计算当前散热器的温度与目标温度之间的误差；
9、根据pid输出温度计算公式计算pid输出信号，pid温控公式的表达式为：pid输出温度＝kp×误差+ki×积分误差+kd×微分误差；
10、其中，kp为比例系数、ki为积分时间，kd为微分时间，积分误差是历史温差的累积和，微分误差是当前误差与上一次误差之差；
11、根据pid输出信号调整冷水机组的出水温度，使散热器温度逐渐趋向于目标温度c；
12、重复以上步骤，不断调整冷水机组的出水温度，直到散热器温度达到目标温度c。
13、根据本专利技术的一些实施例，所述mos管模块和对应的散热器沿两条并列的水冷管道的路径均匀间隔排列。
14、根据本专利技术的一些实施例，所述电路板上设置有mcu、恒压恒流控制电路、电压电流采样电路和电源端vbus，所述mcu的恒压控制信号输出端和恒流控制信号输出端分别连接所述恒压恒流控制电路的输入端，所述恒压恒流控制电路的输出端分别连接多个所述mos管模块的控制端，多个所述mos管模块的输入端皆连接电源端vbus，所述mos管模块的输出端分别通过一个反馈电阻接地，所述电压电流采样电路用于采样mos管模块的输出电压和电流，所述电压电流采样电路的输出端分别连接恒压恒流控制电路的反馈端和mcu的采样信号输入端。
15、根据本专利技术的一些实施例，所述恒压恒流控制电路包括第一dac模块、第二dac模块、第一误差放大器u1、开关s1和多个与mos管模块一一对应的第二误差放大器u2，所述电压电流采样电路包括第一adc模块、第二adc模块、加法器u3和多个与所述反馈电阻一一对应的差分放大器u4，所述mcu的恒压控制信号输出端连接所述第一dac模块的输入端，所述mcu的恒流控制信号输出端连接所述第二dac模块的输入端，所述第一dac模块的输出端连接所述开关s1的第一静触点，所述第二dac模块的输出端连接所述第一误差放大器u1的反相端，所述第一误差放大器u1的输出端连接所述开关s1的第二静触点，所述开关s1的动触点连接分别连接多个所述第二误差放大器u2的同相端，所述第二误差放大器u2的输出端连接对应mos管模块的控制端，所述差分放大器u4的同相端和反相端分别连接对应的反馈电阻的两端，所述差分放大器u4的输出端分别连接加法器u3的一个输入端和对应第二误差放大器u2的反相端，所述加法器u3的输出端连接所述第一adc模块的输入端，所述第一adc模块的输出端连接所述mcu的电流采样信号输入端，所述第二adc模块的输入端连接所述电源端vbus，所述第二adc模块的输出端连接所述第一误差放大器u1的同相端和所述mcu的电压采样信号输入端。
16、根据本专利技术第二方面实施例的电源测试系统，包括被测设备和上述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，所述被测设备和所述高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载相连。
17、根据本专利技术第二方面实施例的电源测试系统，至少具有如下有益效果：
18、本专利技术实施方式将电子负载的风冷散本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，所述PID温控算法的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，所述MOS管模块和对应的散热器(400)沿两条并列的水冷管道(320)的路径均匀间隔排列。
4.根据权利要求1所述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，所述电路板(200)上设置有MCU、恒压恒流控制电路、电压电流采样电路和电源端VBUS，所述MCU的恒压控制信号输出端和恒流控制信号输出端分别连接所述恒压恒流控制电路的输入端，所述恒压恒流控制电路的输出端分别连接多个所述MOS管模块的控制端，多个所述MOS管模块的输入端皆连接电源端VBUS，所述MOS管模块的输出端分别通过一个反馈电阻接地，所述电压电流采样电路用于采样MOS管模块的输出电压和电流，所述电压电流采样电路的输出端分别连接恒压恒流控制电路的反馈端和MCU的采样信号输入端。
5.根据权利要求4所述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，所述恒压恒流控制电路包括第一DAC模块、第二DAC模块、第一误差放大器U1、开关S1和多个与MOS管模块一一对应的第二误差放大器U2，所述电压电流采样电路包括第一ADC模块、第二ADC模块、加法器U3和多个与所述反馈电阻一一对应的差分放大器U4，所述MCU的恒压控制信号输出端连接所述第一DAC模块的输入端，所述MCU的恒流控制信号输出端连接所述第二DAC模块的输入端，所述第一DAC模块的输出端连接所述开关S1的第一静触点，所述第二DAC模块的输出端连接所述第一误差放大器U1的反相端，所述第一误差放大器U1的输出端连接所述开关S1的第二静触点，所述开关S1的动触点连接分别连接多个所述第二误差放大器U2的同相端，所述第二误差放大器U2的输出端连接对应MOS管模块的控制端，所述差分放大器U4的同相端和反相端分别连接对应的反馈电阻的两端，所述差分放大器U4的输出端分别连接加法器U3的一个输入端和对应第二误差放大器U2的反相端，所述加法器U3的输出端连接所述第一ADC模块的输入端，所述第一ADC模块的输出端连接所述MCU的电流采样信号输入端，所述第二ADC模块的输入端连接所述电源端VBUS，所述第二ADC模块的输出端连接所述第一误差放大器U1的同相端和所述MCU的电压采样信号输入端。
6.一种电源测试系统，其特征在于，包括被测设备和权利要求1至5任意一项所述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，所述被测设备和所述高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载相连。
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【技术特征摘要】
1.一种高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，所述pid温控算法的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，所述mos管模块和对应的散热器(400)沿两条并列的水冷管道(320)的路径均匀间隔排列。
4.根据权利要求1所述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，所述电路板(200)上设置有mcu、恒压恒流控制电路、电压电流采样电路和电源端vbus，所述mcu的恒压控制信号输出端和恒流控制信号输出端分别连接所述恒压恒流控制电路的输入端，所述恒压恒流控制电路的输出端分别连接多个所述mos管模块的控制端，多个所述mos管模块的输入端皆连接电源端vbus，所述mos管模块的输出端分别通过一个反馈电阻接地，所述电压电流采样电路用于采样mos管模块的输出电压和电流，所述电压电流采样电路的输出端分别连接恒压恒流控制电路的反馈端和mcu的采样信号输入端。
5.根据权利要求4所述的高稳定性防冷凝的水冷式散热电子负载，其特征在于，所述恒压恒流控制电路包括第一dac模块、第二dac模块、第一误差放大器u1、开关s1和多个与mos管模块一一对应的第二误差放大器u...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：湖南恩智测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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