鉅大LARGE | 點擊量：1318次 | 2020年06月14日
開關電源測試怎么做
開關電源操控著開關管注冊和關斷的時刻比率，在電源規劃傍邊是至關重要的一環。想要完結一個完好的開關電源規劃，只是做好規劃是不行的，對開關電源的制品進行全方位的安全測驗才是完結規劃的終究一步。規劃合理的開關電源有必要滿意十分多的安全測驗，包括功用標準、維護特性、安全標準(如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO，長城等等之耐壓、抗燃、漏電流、接地等安全標準)、電磁兼容才干(如FCC、CE等之傳導與幅射攪擾)、可靠性(如老化壽數測驗)、及其他之特定需要等。
咱們常見的開關電源首要包括如下幾個類型：
?AC-DC：如自己用、家用、單位用、工業用(電腦、周邊、傳真機、充電器)
?DC-DC：如可攜帶式商品(移動電話、筆計本電腦、攝影機，通訊交換機二次電源)
?DC-AC：如車用轉換器(12V～115/230V)、通訊交換機振鈴信號電源
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
?AC-AC：如溝通電源變壓器、變頻器、UPS不間斷電源
開關電源的全部測驗需要各種高精度的電子儀器來模仿各種電路的實踐作業情況和特性，這樣才干對開關電源的制作質量和規劃做出確保。開關電源有許多不一樣的構成構造(單輸出、多輸出、及正負極性等)和輸出電壓、電流、功率之組合，因而需要具彈性多元化的測驗儀器才干契合很多不一樣標準之需要。
電氣功用(ElectricalSpecifications)測驗
當驗證電源供應器的質量時，下列為一般的功用性測驗項目，具體說明如下：
一、功用(Functions)測驗：
?輸出電壓調整(Hold-onVoltageAdjust)
?電源調整率(LineRegulation)
?負載調整率(LoadRegulation)
?歸納調整率(ConmineRegulation)
?輸出漣波及雜訊(OutputRipple&Noise,RARD)
?輸入功率及功率(InputPower,Efficiency)
?動態負載或暫態負載(DynamicorTransientResponse)
?電源杰出/失效(PowerGood/Fail)時刻
?起動(Set-Up)及堅持(Hold-Up)時刻
慣例功用(Functions)測驗
A.輸出電壓調整：
當制作開關電源時，第一個測驗過程為將輸出電壓調整至標準規模內。此過程完結后才干確保后續的標準可以契合。一般，當調整輸出電壓時，將輸入溝通電壓設定為正常值(115Vac或230Vac)，而且將輸出電流設定為正常值或滿載電流，然后以數字電壓表丈量電源供應器的輸出電壓值并調整其電位器(VR)直到電壓讀值坐落需要之規模內。
B.電源調整率：
電源調整率的界說為電源供應器于輸入電壓改動時供給其安穩輸出電壓的才干。此項測驗系用來驗證電源供應器在最惡劣之電源電壓環境下，如夏天之正午(因氣溫高，用電需要量最大)其電源電壓最低;又如冬季之晚上(因氣溫低，用電需要量最小)其電源電壓最高。在前述之兩個極端下驗證電源供應器之輸出電源之安穩度是不是契合需要之標準。
為準確丈量電源調整率，需要下列之設備：
能供給可變電壓才干的電源，起碼能供給待測電源供應器的最低到最高之輸入電壓規模，(KIKUSUIPCR系列電源能供給0--300VAC5-1000Hz的安穩溝通電源，0---400VDC的直流電源)。
一個均方根值溝通電壓表來丈量輸入電源電壓，很多的數字功率計能準確計量VAWPF。
一個精細直流電壓表，具有起碼高于待測物調整率十倍以上，一般運用5位以上高精度數字表。
銜接至待測物輸出的可變電子負載。
*測驗過程如下：于待測電源供應器以正常輸入電壓及負載情況下熱機安穩后，別離于低輸入電壓(Min)，正常輸入電壓(Normal)，及高輸入電壓(Max)下丈量并記載其輸出電壓值。
電源調整率一般以一正常之固定負載(NominalLoad)下，由輸入電壓改動所形成其輸出電壓誤差率(deviation)的百分比，如下列公式所示：
V0(max)-V0(min)/V0(normal)
電源調整率亦可用下列辦法表明之：于輸入電壓改動下，其輸出電壓之誤差量須于規則之上下限規模內，即輸出電壓之上下限絕對值以內。
C.負載調整率：
負載調整率的界說為開關電源于輸出負載電流改動時，供給其安穩輸出電壓的才干。此項測驗系用來驗證電源在最惡劣之負載環境下，如自己電腦內設備起碼之外設卡且硬盤均不動作(因負載起碼，用電需要量最小)其負載電流最低和自己電腦內設備最多之外設卡且硬盤在動作(因負載最多，用電需要量最大)其負載電流最高的兩個極端下驗證電源供應器之輸出電源之安穩度是不是契合需要之標準。
*所需的設備和銜接與電源調整率類似，僅有不一樣的是需要精細的電流表與待測電源供應器的輸出串聯。示：
測驗過程如下：于待測電源供應器以正常輸入電壓及負載情況下熱機安穩后，丈量正常負載下之輸出電壓值，再別離于輕載(Min)、重載(Max)負載下，丈量并記載其輸出電壓值(別離為Vmax與Vmin)，負載調整率一般以正常之固定輸入電壓下，由負載電流改動所形成其輸出電壓誤差率的百分比，如下列公式所示：
V0(max)-V0(min)/V0(normal)
負載調整率亦可用下列辦法表明：于輸出負載電流改動下，其輸出電壓之誤差量須于規則之上下限電壓規模內，即輸出電壓之上下限絕對值以內。
D.歸納調整率：
歸納調整率的界說為電源供應器于輸入電壓與輸出負載電流改動時，供給其安穩輸出電壓的才干。這是電源調整率與負載調整率的歸納，此項測驗系為上述電源調整率與負載調整率的歸納，可供給對電源供應器于改動輸入電壓與負載情況下更正確的功用驗證。歸納調整率用下列辦法表明：于輸入電壓與輸出負載電流改動下，其輸出電壓之誤差量須于規則之上下限電壓規模內(即輸出電壓之上下限絕對值以內)或某一百分比邊界內。
E.輸出雜訊(PARD)：
輸出雜訊(PARD)系指于輸入電壓與輸出負載電流均不變的情況下，其均勻直流輸出電壓上的周期性與隨機性誤差量的電壓值。輸出雜訊是表明在經過穩壓及濾波后的直流輸出電壓上一切不需要的溝通和噪聲部份(包括低頻之50/60Hz電源倍頻信號、高于20KHz之高頻切換信號及其諧波，再與其它之隨機性信號所構成))，一般以mVp-p峰對峰值電壓為單位來表明。一般的開關電源的標準均以輸出直流輸出電壓的1%以內為輸出雜訊之標準，其頻寬為20Hz到20MHz(或其它更高之頻寬如100MHz等)。開關電源實踐作業時最惡劣的情況(如輸出負載電流最大、輸入電源電壓最低一級)，若電源供應器在惡劣環境情況下，其輸出直流電壓加上雜訊后之輸出瞬時電壓，仍可以堅持安穩的輸出電壓不超越輸出高低電壓邊界景象，不然將能夠會致使電源電壓超越或低于邏輯電路(如TTL電路)之承受電源電壓而誤動作，進一步形成死機表象。
例如5V輸出，其輸出雜訊需要為50mV以內(此刻包括電源調整率、負載調整率、動態負載等其它一切改變，其輸出瞬時電壓應介于4.75V至5.25V之間，才不致致使TTL邏輯電路之誤動作)。在丈量輸出雜訊時，電子負載的PARD有必要比待測之電源供應器的PARD值為低，才不會影響輸出雜訊之丈量。一起丈量電路有必要有杰出的阻隔處置及阻抗匹配，為防止導線上發作不必要的攪擾、振鈴和駐波，一般都選用雙同軸電纜并以50Ω于其端點上，并運用差動式量測辦法(可防止地回路之雜訊電流)，來取得正確的丈量成果，日本計測KEISOKUGEIKEN的PARD測驗儀具有此種功用。
F.輸入功率與功率：
電源供應器的輸入功率之界說為以下之公式：
TruePower=Pav(watt)=V1Aidt=VrmsxArmsxPowerFactor
即為對一周期內其輸入電壓與電流乘積之積分值，需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.，其中P.F.為功率要素(PowerFactor)，一般電源供應器的功率要素在0.6～0.7擺布，而大功率之電源供應器具有功率要素校正器者，其功率要素一般大于0.95，當輸入電流波形與電壓波形完全相一起，功率要素為1，并依其不相同之程度，其功率要素為1～0之間。
電源供應器的功率之界說為：
ΣVoutxlout/TruePower(watts)
即為輸出直流功率之總和與輸入功率之比值。一般自己電腦用電源供應器之功率為65%～80%擺布。功率供給對電源供應器正確作業的驗證，若功率超越規則規模，即表明規劃或零件資料上有疑問，功率太低時會致使散熱增加而影響其運用壽數。由于這些年關于環保及動力消耗愈來愈注重，如電腦動力之星「EnergyStar」對開關電源之需要：于溝通輸入功率為30Wrms時，其功率需為60%以上(即此刻直流輸出功率有必要高于18W);又關于ATX架構開關電源于直流失能(DCDisable)情況其輸入功率應不大于5W。因而溝通功率測驗外表需要既準確又規模廣大，才干契合此項測驗之需要。
G.動態負載或暫態負載
一個定電壓輸出的電源，于規劃中具有反響操控回路，可以將其輸出電壓接連不斷地堅持安穩的輸出電壓。由于實踐上反響操控回路有必定的頻寬，因而約束了電源供應器對負載電流改動時的反響。若操控回路輸入與輸出之相移于增益(UnityGain)為1時，超越180度，則電源供應器之輸出便會呈現不安穩、失控或振動之表象。實踐上，電源供應器作業時的負載電流也是動態改動的，而不是始終堅持不變(例如硬盤、軟驅、CPU或RAM動作等)，因而動態負載測驗對電源供應器而言是極為重要的。可編程序電子負載可用來模仿電源供應器實踐作業時最惡劣的負載情況，如負載電流敏捷上升、降低之斜率、周期等，若電源供應器在惡劣負載情況下，仍可以堅持安穩的輸出電壓不發作過高激(Overshoot)或過低(Undershoot)景象，不然會致使電源之輸出電壓超越負載組件(如TTL電路其輸出瞬時電壓應介于4.75V至5.25V之間，才不致致使TTL邏輯電路之誤動作)之承受電源電壓而誤動作，進一步形成死機表象。
H.電源杰出/失效時刻(PowerGood、PowerFail或Pok)
電源杰出信號，簡稱PGS(PowerGoodSignal或PokHigh)，是電源送往電腦體系的信號，當其輸出電壓安穩后，告訴電腦體系，以便做開機程序之C而電源失效信號(PowerFail或PokLow)是電源供應器表明其輸出電壓沒有到達或降低超越于一正常作業之情況。以上一般由一「PGS」或「Pok」信號之邏輯改動來表明，邏輯為「1或High」時，表明為電源杰出(PowerGood)，而邏輯為「0或Low」時，表明為電源失效(PowerFail)，請叁考圖5之時序圖：
電源的電源杰出(PowerGood)時刻為從其輸出電壓安穩時起到PGS信號由0變為1的時刻，一般值為100ms到2000ms之間。電源的電源失效(PowerFail)時刻為從PGS信號由由1變為0的時刻起到其輸出電壓低于穩壓規模的時刻，一般值為1ms以上。日本計測KEISOKUGEIKEN的電子負載可直接丈量電源杰出與電源失效時刻，并可設定上下限，做為是不是合格的區分。
I.發動時刻(Set-UpTime)與堅持時刻(Hold-UpTime)
發動時刻為電源供應器從輸入接上電源起到其輸出電壓上升到穩壓規模內停止的時刻，以一輸出為5V的電源供應器為例，發動時刻為從電源開機起到輸出電壓到達4.75V停止的時刻。
堅持時刻為電源供應器從輸入堵截電源起到其輸出電壓降低到穩壓規模外停止的時刻，以一輸出為5V的電源供應器為例，堅持時刻為從關機起到輸出電壓低于4.75V停止的時刻，一般值為17ms或20ms以上，以防止電力公司供電中于少了半周或一周之情況下而受影響。
發動時刻與堅持時刻的時序如圖6所示。
I.其它
?PowerUpdelay：+5/3.3V的上升時刻(由10%上升到90%電壓之時刻)
?RemoteON/OFFControl：遙控「開」或「關」之操控
?FanSpeedControl/Monitor：散熱電扇之轉速「操控」及「監督」
二、維護動作(Protections)測驗：
?過電壓維護(OVP,OverVoltageProtection)
?短路維護(Short)
?過電流維護(OCP,OverCurrentProtection)
?過功率維護(OPP,OverPowerProtection)
維護功用測驗
A.過電壓維護(OVP)測驗
當電源供應器的輸出電壓超越其最大的約束電壓時，會將其輸出封閉(Shutdown)以防止損壞負載之電路組件，稱為過電壓維護。過電壓維護測驗系用來驗證電源供應器當呈現上述反常情況時(當電源供應器內部之回授操控電路或零件損壞時，有能夠發作反常之輸出高電壓)，能否正確地反響。過電壓維護功用關于一些對電壓靈敏的負載格外重要，如CPU、記憶體、邏輯電路等，由于這些貴重組件若因作業電壓太高，超越其額定值時，會致使永久性的損壞，因而損失慘重。電源供應器于過電壓景象發作時，其輸出電壓波形如圖7所示。
B.短路維護測驗
當電源供應器的輸出短路時，則電源供應器應該約束其輸出電流或封閉其輸出，以防止損壞。短路維護測驗是驗證當輸出短路時(能夠是配線銜接過錯，或運用電源之組件或零組件毛病短路所形成的)，電源供應器能否正確地反響。
C.過電流維護OCP測驗
當電源供應器的輸出電流超越額守時，則電源供應器應該約束其輸出電流或封閉其輸出，以防止負載電流過大而損壞。又若電源供應器之內部零件損壞而形成較正常大的負載電流時，則電源供應器也應該封閉或約束其輸出，以防止損壞或發作風險。過電流維護測驗是驗證當上述任一種情況發作時，電源供應器能否正確地反響。
D.過功率維護OPP測驗
當電源的輸出功率(可為單一輸出或多組輸出)超越額守時，則電源應該約束其輸出功率或封閉其輸出，以防止負載功率過大而損壞或發作風險。又若電源內部零件損壞而形成較正常大的負載功率時，則電源也應該封閉或約束其輸出，以防止損壞。過功率維護測驗是驗證當上述任一種情況發作時，電源能否正確地反響。本項測驗一般包括兩組或數組輸出功率之功率約束維護，因而較上述單一輸出之維護測驗(OVP、OCP、Short等)稍具改動。
三、安全(Safety)標準測驗：
?輸入電流、漏電電流等
?耐壓絕緣:電源輸入對地，電源輸出對地;電路板線路須有安全距離。
?溫度抗燃：零組件需具有抗燃之安全標準，作業溫度須于安全標準內。
?機殼接地：需于0.1歐姆以下，以防止漏電觸電之風險。
?變壓輸出特性：開路、短路及最大伏安(VA)輸出
四、反常測驗：散熱電扇停轉、電壓選擇開關設定過錯
五、電磁兼容(ElectromagneticCompliance)測驗：
電源供應器需契合CISPR22、CLASSB之傳導與幅射的4dB馀裕度，電源供應器需在以下三種負載情況下測驗：
每個輸出為空載、每個輸出為50%負載、每個輸出為100%負載。
?傳導攪擾/免疫：經由電源線之傳導性攪擾/免疫
?幅射攪擾/免疫：經由磁場之幅射性攪擾/免疫
六、可靠性(Reliability)測驗：
老化壽數測驗：高溫(約50-60度)及長時刻(約8-24小時)滿載測驗。
七、其它測驗：
?ESD：ElectrostaticDischarge靜電放電(人或物體經由直觸摸摸或間隔放電致使)在2-15KV之ESD脈波下，
待測物之每個外表區域應履行接連20次的靜電放電測驗，電源供應器之輸出需持續作業而不會發作突波(Glitch)
或中止(Interrupt)，直接ESD觸摸時不該形成過激(Overshoot)或欠激(Undershoot)之超越穩壓規模的情況、及過電壓維護(OVP)、過電流維護(OCP)等。另外，于ESD放電電壓在高達25KV下，應不致形成組件毛病(Failure)。
?EFT：ElectricalFastTransientorburst一串切換雜訊經由電源線或I/O線路之傳導性攪擾(由供電或建筑物內致使)。
?Surge：經由電源線之高能量暫態雜訊攪擾(電燈之閃爍致使)。
?VD/I：DipsandInterrupts電源電壓降低或中止(電力分配體系之毛病或失誤所形成的使，例如供電過載或空氣開關跳動所形成的使)
?Inrush:開機輸入沖擊電流，開關電源對供電體系的影響。
開關電源正在向著高頻化和小型化開展，跟著各種具有新功用的開關電源呈現，各項測驗的重要性就將凸顯出來。新商品只要經過各項測驗才干終究走向市場，所以想要被市場所承受就要滿意各項測驗的需要。而對菜鳥來說，把握開關電源的各項測驗流程將為開關電源的規劃打下堅實的根底。
上一篇：開關電源的工作原理的介紹
