开关电源白盒测试规范

1、开关电源白盒测试规范文件编号WI-RL-002文件版本A/1制定部门可靠性实验室实验室管理体系 二级文件制定日期2010-5-27页 码第8 / 8页目录1 目的.22 适用范围.23 仪器设备.24 测试项目、测试目的、测试方法、判定标准.24.1 名词定义.24.2 辅助电源测试.24.2.1 辅助电源输出电压范围.24.2.2 输入电压范围.24.2.3 关键点波形.24.2.4 输出电压纹波噪声.34.3 驱动电路测试.34.3.1 驱动电压.34.3.2 驱动电压波形.34.3.3 瞬态下驱动电压波形.34.3.3 测试记录表.44.4 功率器件应力测试.44.4.1 电压降额.44

2、.4.2 测试记录表.54.4.2 结温降额.54.4.3 电流降额.54.5 驱动用三极管、启动电路三极管电压应力测试.64.6 保护电路测试.64.7 磁性元件测试.64.7.1 电流波形.64.7.2 温度降额.74.8 反馈环测试.74.9 PWM 控制芯片及外围电路.74.10 均流电路.74.11 输入输出电容应力及温升测试.84.11.1 电容电压应力.84.11.2 电容电流应力.84.11.3 电容温升测试.85 相关文件.8修订次修订内容修订日期制定审核核准A/0初次发布2010-5-13陈超A/1更新优化2011-5-171 目的为规范产品验证过程中白盒测试的测试项目、测

3、试方法、判定标准等，特制定本文件。2 适用范围本文件适用于产品验证阶段的开关电源样机的白盒测试。3 仪器设备测试所需的设备均须为校验合格的设备，其精度必须高于测试所要求的精度至少一位。4 测试项目、测试目的、测试方法、判定标准4.1 名词定义以下为在此规范中用到的名词：Vinmin： 最小输入电压Vinnom： 额定输入电压（额定输入电压可能有多个，若有多个额定电压时则每个额定电压均需进行测试。）Vinmax： 最大输入电压Iomin： 最小输出电流Ionom： 额定输出电流4.2 辅助电源测试4.2.1 辅助源输出电压范围测试目的:测试辅助电源在整机各种工作状态下的输出电压范围，以确保辅助电

4、源输出电压能够满足各个电路电源的要求。测试方法:1.输入电压分别为Vinmin,Vinnom, Vinmax，输出负载分别为Iomin, Ionom 和输出限流点以及输出深度限流。2.在以上各种工作状态下，分别测试辅助电源的电压。判别标准:整机在各种工作条件下，若电源的辅助电源为有源辅助电源，则辅助电源的输出电压变化率应小于5%，若为无源辅助电源，则其输出电压应满足保护电路及PWM 芯片对电源电压的要求。4.2.2 输入电压范围测试目的测试辅助电源正常工作的输入电压范围。测试方法在前面的辅助电源输出电压范围测试中，将输出电压变化率最大的一路(对两组或多组辅助电源而言)输出作为监测点；在负载为I

5、omin, Ionom 时调节输入电压，测试该路辅助电源输出电压。输入电压调节范围要超出输入欠压和过压保护点。判别标准在电源输入电压变化范围内，其辅助电源的输出变化不应超过10%。如产品技术标准中对此有明确的规定，以产品技术标准的指标为准。4.2.3 关键点波形测试目的:测试各路辅助源电路的关键点在启动时的电压波形.。测试方法:1）对于有源辅助电源：分别在输入欠压恢复点启动时测试辅助源输出电压波形、PWM 控制芯片Isense 端及开关管驱动端波形，监测是否出现输出电压过冲、开关管过流、及开关管驱动端波形异常等情况。2）对于无源辅助电源：在欠压恢复点启动时测试辅助源输出电压波形、以及启动时辅助

6、电源电路和正常工作时辅助电源电路切换时的输出电压波形。判别标准：上述各条件下辅助电源电路各关键点的电压波形不应出现异常。4.2.4 输出电压纹波噪声测试目的：测试辅助电源电路各路输出的纹波噪声电压。测试方法：1）对于有源辅助电源，输出额定线性负载情况下，分别在输入电压为最大、最小及额定情况下，用测试电压纹波噪声的方法测试辅助源输出的纹波噪音，其纹波噪声峰-峰值应小于1%辅助源输出电压。2）对于无源辅助电源，输出额定线性负载情况下，分别在输入电压为最大、最小及额定情况下，用测试电压纹波噪声的方法测试辅助源输出的纹波噪音，其纹波噪声峰-峰值应小于10%辅助源输出电压。判别标准：上述各条件下辅助电源

7、各路输出电压的纹波噪音应满足要求。4.3 驱动电路测试4.3.1 驱动电压测试目的：MOSFET 的驱动方式为电压驱动，但太高或太低的驱动电压都不能使MOSFET 正常工作。所以要测试在各种工作条件下MOSFET 的驱动电压大小是否符合要求。测试方法：用示波器分别测试在Iomin、Ionom、限流状态、输出短路、空载开关机、满载开关机、短路开关机及输入电压为Vinmin、Vinnom、Vinmax 条件下的驱动电压。判别标准：驱动电压应满足开关管的降额要求。4.3.2 驱动电压波形测试目的：测试在各种工作条件下驱动电压波形是否正常。测试方法：测试MOSFET 在空载、轻载、半载、满载、限流状态

8、及输入电压为Vinmin、Vinnom、Vinmax 条件下的驱动波形, 波形的上升和下降沿应平滑, 开通中不应有下跌,关断后不会出现尖冲, 死区时间满足设计要求。对比PWM 芯片输出波形和驱动波形, 确认驱动波形和PWM 输出波形一致。判别标准：上述各条件下各驱动电压波形应满足要求。4.3.3 瞬态下驱动电压波形测试目的：测试在各种瞬态工作条件下驱动电压及波形是否正常。测试方法：在瞬态条件下，如输出突加满载，突减满载，由限流态到稳压态的转换，从稳压到限流态的转换，输出短路，各种情况下开关机， 输出短路放开的情况下驱动应正常。由保护到恢复的过程中驱动应正常。波形的上升和下降沿应平滑，开通中不应

9、有下跌，关断后不会出现尖冲，死区时间满足设计要求，驱动波形不应出现振荡等现象。在Vinmin、Vinnom、Vinmax 重复上述测试。判别标准：上述各瞬态条件下，各驱动电路驱动电压波形应正常并能满足电压降额要求。4.3.3 测试记录表 输入电压（V） 负载条件Vin min.Vin nom.Vin max.降额（%）空载、稳态（V）满载、稳态（V）限流、稳态（V）输出短路、稳态（V）空载开关机（V）满载开关机（V）短路开关机（V）4.4 功率器件应力测试4.4.1 电压降额测试目的：测试功率器件在其最大工作电压情况下是否满足降额条件。测试方法：分别在下列条件测试MOSFET（包括主开关管、辅

10、助电源开关管、有源钳位开关管、同步整流管）的Vds、Vgs 电压波形，及整流、续流二极管两端电压波形, 确定最高电压。最高电压可能出现在以下一些条件下：1) 最大、最小电压输入时2) 空载、最大负载条件下3) 从稳压到限流转换或从限流到稳压态的转换4) 从空载突加负载到满载或从满载突卸负载到空载5) 输出由空载到短路或由短路放开到空载6) 输入最大、最小电压（或0V）之间的跌落，输出由空载到满载的动态负载。7) 其它情况判别标准：各功率器件应满足相应电压降额要求。4.4.2 测试记录表 输入电压（V） 负载条件Vin min.Vin nom.Vin max.降额（%）空载、稳态（V）满载、稳态

11、（V）限流、稳态（V）输出短路、稳态（V）空载开关机（V）满载开关机（V）短路开关机（V）4.4.2 结温降额测试目的：测试功率器件最大工作结温，判断是否满足结温降额条件。测试方法：测试最高环境温度下器件的壳温是最直接的判据; 作为替代方式可以测试常温下的温升T, 则器件的最高温升为：Tcase max=Tenvmax+TTjmax=Tcasemax +PRthTcase max: 最高壳温;Tenvmax: 最高环境温度Tjmax: 最高结温;P：器件的功耗Rth：从结到壳的热阻器件最高温升发生在器件的最大功耗时, 对于硬开关电路, 一般发生在最高电压或最大电流处; 对于软开关电路则可能发生

12、在出现软开关条件的最大电流处, 实际测试中要针对具体电路进行分析。判别标准：各功率器件应满足相应结温降额要求。测试结果的判定见WI-QA-40.4.4.3 电流降额测试目的：测试功率器件在其工作电压范围内电流应力是否满足降额条件。测试方法：分别在下列条件下测试功率器件（包括主开关管、辅助电源开关管、有源钳位开关管、同步整流管）Ids电流波形、及整流、续流二极管的电流波形。以下测试条件可能出现最大电流：1）Vinmin、Vinnom、Vinmax2）满载稳态3）限流稳态4）短路稳态5）其它情况判别标准：各功率器件应满足相应电流降额要求。4.5 驱动用三极管、启动电路三极管电压应力测试测试目的：测

13、试各三极管在其最大工作电压情况下是否满足降额条件。测试方法：分别在下列条件测试各三极管Vce 电压波形, 确定其最大电压：1) 最高电压输入时2) 最大负载条件下3) 从稳压到限流转换或从限流到稳压态的转换4) 从空载突加负载到满载或从满载突卸负载到空载5) 输出由空载到短路或由短路放开到空载6) 输入最大、最小电压（或0V）之间的跌落，输出由空载到满载的动态负载。7) 其它情况判别标准：各三极管应满足相应电压降额要求4.6 保护电路测试测试目的：测试保护电路的回差及逻辑转换过程是否有振荡，保护点的离散性，各器件的应力。测试方法：1）分别测试输入过欠压到恢复、输出过压到恢复、输出限流到正常态保

14、护电路输出波形，记录保护电路输出是否有振荡。2）分别测试VinminVinmax、0Ionom、输出限流状态比较基准的波形，记录比较基准是否稳定。3）测试稳态及瞬态（输入过欠压到恢复、输出过压到恢复、输出限流到正常态）下各器件的应力。判别标准：保护电路转换过程中不应有振荡，回差应足够。比较基准应稳定。器件的应力应符合有关降额规定。4.7 磁性元件测试4.7.1 电流波形测试目的：测试磁性器件（变压器，电感）在其最大工作电流条件下的电流波形，判定其是否饱和。测试方法：分别在下列条件下测试磁性元件（变压器，电感）电流波形, 确定最大电流和最大峰值电流, 最大的电流可能出现在以下一些条件下：1) 最

15、低电压输入,最大功率输出时。2) 最大负载条件下。3) 从稳压到限流转换或从限流到稳压态的转换。4) 从空载突加负载到满载或从满载突卸负载到空载。5) 输出由空载到短路或由短路放开到空载。6) 输入最大、最小电压（或0V）之间的跌落，输出由空载到满载的动态负载。7) 其它情况。判别标准：各磁性元件不应出现饱和现象。4.7.2 温度降额测试目的：测试磁性元件（变压器，电感）在最高环境温度最大工作电流情况下温度是否满足要求。测试方法：测试各磁性元件最高环境温度下最大电流( 铜损最大)条件下的温度。测量磁芯最不易散热的地方及绕组厚度的内1/3 处的温度，取其中最大值作为最高温度的测量结果。如果上述测

16、量难以实现，也可测量线包表面温度，根据不同的冷却方式进行修正：1）风冷条件下，最高温度=表面温度+20；2）自然冷却下，最高温度=表面温度+10；判别标准：高温工作环境下不应出现饱和现象，最高温度及最恶劣工作状态下（最低输入电压，最大负载）磁性元件及线包上的最高温度应低于110。4.8 反馈环测试测试目的：测试环路稳定性及瞬态性能指标，以判定其设计的合理性。测试方法：每种主电路拓扑都有其典型的反馈校正网络结构,合适的校正网络不但可以得到稳定的静态性能,而且可以获得良好的动态特性, 通过测试和调整可以获得满意的校正网络。用示波器测试主开关管DS 电压波形，可以判断环路的稳定性。开关电源的瞬态性能

17、测试：输出负载分别为Iomin、Ionom 时，使输入电压在Vinmin、Vinmax 之间跳变，测试输出电压响应的过冲及恢复时间。输入电压分别为Vimin、Vinom、Vimax 时，测试开关电源动态负载响应过冲及恢复时间。判别标准：主开关管DS 电压波形应稳定，瞬态性能指标应满足相关技术标准。4.9 PWM 控制芯片及外围电路测试目的：通过分析、测试PWM 控制芯片及外围电路，判断设计是否合理。测试方法：测试软启动控制端电压波形开机后是否是逐渐上升的，关机后电容电荷是否及时放掉。关机重新开机后启动控制端电压波形。分析软启动控制电路是否合理，计算并测试所用的半导体器件正常工作时工作点是否适中

18、，瞬态时的最大电压电流波形。分析斜坡补偿电路是否合理，计算并测试所用的半导体器件正常工作时工作点是否适中，瞬态时的最大电压电流波形，补偿量是否合适。测试斜坡补偿波形是否正确。分析振荡电路电阻电容的选择是否合适，同时要考虑到PWM 芯片的驱动能力。测试振荡频率是否稳定。分析测试PWM 芯片输出驱动电流，要满足相关的降额标准。判别标准：测试结果应符合上述要求。4.10 均流电路测试目的：分析均流电路设计的合理性，测试均流性能指标是否满足要求。测试方法：分析均流总线在工作中有无高压出现，在启动、掉电、热插拔等情况下均流端的电压情况；另外还应关注均流总线是否外露，若是，则应采用防静电措施。均流性能测试：1）分别在额定输出时调整两电源输出电压，使其相差0.3V，均流精度应优于5%；2）并机时改变负载，在进入限流状态、深度限流、以及限流放开时输出电压不应出现振荡现象（电压波动应小于2V）；