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开关电源测试系统的测试方法

          

开关电源是一种将交流电源转化成所需直流V/A/W规格的装置。一个良好的电源必须可靠、符合所有功能规格、保护特性、安全规范及电磁兼容能力等。本文主要讨论开关电源的功能规格及保护特性的测试。

  
1 输出电压调整
    制造开关电源时,第一个测试步骤为将输出电压调整至规格范围。此步骤完成后才能确保后续的规格能够符合。通常,做输出电压调整时,将输入交流电压设定为正常值(115Vac230Vac),并且将输出电流设定为正常值或满载电流, 然后用数字电压表测量电源的输出电压值并 调整其电位器(VR)直到电压读数在要求范围内。


2 电源调整

    电源调整率的定义为电源在输入电压变化时提供稳定输出电压的能力。为精确测量电源调整率,需要下列的设备:
    A  能提供可变电压能力的电源,至少能够提供待测电源的最低到最高的输入电压范围。
    B  一个均方跟值交流电压表用来测量输出电源电压。
    C 一个静密直流电压表,具备至少高于待测物调整率十倍以上。
    D 连接到待测电源输出端的可变负载。
    测试步骤如下:待测电源在正常输入电压和负载情况下热机稳定后,分别于Min()Nomal(通常),和 Max()输入并记录其输入电压值,电源调整率。 通常在一正常之固定负载 (Nommal  Load)电压下测量下,看其输入电压变化所造成电源 输出电压 偏差率(deviation)的百分比。


3 负载调整率
    负载调整率的定义为带能源在输出负载电流变化时,其提供稳定输出电压的能力。所需的设备和连接方式与测电源调整率相似,唯一不同的是需要精密的电流表和待测带能源的输出串联。
    测试步骤如下:待测电源在正常输入电压及负载情况下热机稳定后,测量正常负载下的输出电压值,再分别于低(Min)、高(Max)负载下,测量并记录其输出电压值(分别为VmaxVmin)。负载调整率通常以正常的固定输入电压下,由负载电流变化所造成电源输出电压偏差率的百分比。


4 综合调整率
    综合调整率的定义为电源在输入电压与输出负载电流变化时,并提供稳定电压的能力。这是电源调整率与负载调整率的综合,此项测试可提供对电源在改变输入电压与负载状况下更正确的性能验证。


5 输出杂音(PARD
    输出杂音(PARD)则是指在输入电压与输出负载电流均不变的情况下,电源平均直流输出电压上的周期性与随机性偏差量的电压值。通常以mVp-p峰对峰值电压来表示,一般的开关电源的规格均于小于直流输出电压的1%为输出杂音的规格,其频宽为20Hz50Hz。输出杂音是表示在经过稳压及滤波后的直流输出电压上所有不需要的交流及杂音部分,在测量输出杂音时, 电流负载必须具备比待测电源更低的PARD值,同时测量电路必须有良好的隔离处理及阻抗匹配,为避免导线上产生不必要的振铃和驻波,一般都采用双通州电缆并以50Ω串在其端点上。


6 输入功率与效率
    电源的输入功率即一周期内电源输入电压与电流乘积的积分值,需注意的是Watt≠Vrms×P.F为功率因素(Power  Factor)通常电源的功率因数在0.6-0.7左右,而大功率的电源具备功率因数校正器,其功率因数通常大于0.95,当输入电流波形与电压波形 完全相同时,功率 因数为1,并依据电流与电压波形不同的程度,其功率因数为14之间。 输出直流功率的总和与输入功率的比例。通常计算机用电源的效率为 60-70%左右。效率可提供对电源正确工作的验证,若效率超过规定范围。即表示设计或零件材料上有问题出现,效率太低时,会导致散热 增加而影响电源使用寿命。 测试时可使用4010/4011来测量待测电源的输入功率与功率因数;使用3310/3320系列负载模拟并测量其每个输出电压、电流与功率经过计算后边可得到效率。当使用3600A 时,能够测量输入及输出功率并自动计算出效率,并可设定上下限,做为合格与否的判别。


7 动态负载或暂态负载
    一个定电压输出的电源,在设计中应具备反馈回路,能够将其电压连续不断地维持稳定的输出电压。由于实际上反馈回路有一定的频宽, 因此限制了电源对负载电流变化时的反应。若反馈回路输入与输出的相移在增益(UNITYGAIN)为一时 因此限制了电源对负载电流变化时的反应。若反馈回路输入与输出的相移在增益(UNITYGAIN)为一时 因此限制了电源对负载电流变化时的反应。若反馈回路输入与输出的相移在增益(UNITYGAIN)为一时 超过180度,电源便会呈现不稳定、 失控及振荡现象。实际工作时的负载电流也是动态变化的而不是始终维持不变(例如硬盘、软驱、CPURAM动作等),因此动态负载测试对电源而言是极为重要的。电子负载可用来模拟电源实现工作时的最恶劣的负载情况,如负载电流迅速上升、下降的斜率、周期等。若电源在恶劣负载状况下,仍能够维持稳定的输出电压不产生过高(OVERSHOOT)或过低(UNDERSHOOT)情形,则通过此项测试。


8 电源良好/实效信号
    电源良好信号,简称PGSPOWERGOOD  SINGNAL,是电源送往计算系统的信号,当电源输出电压稳定后,通知计算机系统,以便做开机程序。而电源实效信号(POWER  FALL)是电源表示输出电压尚未达到或超过某一正常工作情况.以上经常由PGS信号来表示,由逻辑的改变来表示,逻辑为“1”“High”时表示电源良好(POWER  GOOD),而逻辑为“0”“ Low” 时,表示为电源实效(Power  Faill.电源的电源良好时间为从输出电压稳定 到PGS信号由“0”变为“1”的时间,一般值为100ms200ms之间,电源的电源实效时间为从PUS信号由“1”变为“0”时到输出电压低于稳定范围的时间,一般值为1ms以上。


9 启动时间(SET-UP  TIME)与保持时间(HOLD-UP  TIME
    启动时间为电源从输入接上电源起到电源输出电压,上升到稳定范围内为止的时间,以一输出为5V的电源为例。启动时间为从开机起到输出电压达到4.75V为止的时间保持时间为电源从输入切断电源起到电源输出电压下降到稳定范围外为止的时间,以一输出为5V的电源为例,保持时间为从关机起到输出电压低于4.75V为止的时间,一般值为17ms以上。


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