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文档简介
1、电源测试大全(一):极限测试导读本文将详细介绍电源测试中的极限测试包括模块输出电流极限测试、静态高压输 入、温升极限测试、EFT抗扰性测试、温度冲击强化试验、低温步进试验、衙温步进试验、 绝缘强度极限试验等。1.模块输出电流极限测试模块输出电流极限测试是测试模块在输出限流点放开(PFC的过流保护也要放开)之后 所能输出的W大电流,测试的目的是为了验证模块的限流点设计是否适当,模块的器件选择 是否合适。如果模块的输入电流极限值偏小,表明模块的输出电流量不够;如果模块的输出 电流极限值设计过大,表明模块的输出电流裕最过高模块的成木还町以降低.测试方法:将模块的输出限流点放开.按额定输出电流的5%逐
2、步增加模块的输出电流,每个电流 值保持10分钟,直至模块损坏(或输出熔断丝断),记录模块损坏时的输出电流值即为模 块的输出电流极限值。为了防止在测试过程中模块出现积热损坏,每一个测试点测试完成之 后,须将模块冷却到测试前的冷机状态。测试的电流极限值为模块额定电流的120% (也就 是说超过120%以后,无需进行测试)°判定标准:模块的电流极限必须满足110%,介格,同时测试结果作为模块设计的依据(参考数据)。 否则不介格2.静态高压输入在静态高压时 PFC电路实现了过压保护此测试主要足评估一次电源模块在静态高压 悄况卜的可靠性。测试方法:A、按规格书要求将模块输入电压调整为敲人静态附
3、压点,运行1小时。B、从故人静态耐压点开始,以lOV/lOmin的速率向上调高输入电压,直至模块损坏, 记录模块损坏时的输入电压值即为模块的故高静态极限输入电压。记录器件损坏情况,分析判定标准:在上述A情况下,一次电源模块不出现损坏或其他不正常现彖,合格;否则不合格。在 B类条件卜,记录模块的放高静态输入电压,作为模块的资料参考,在B类条件下测试的结 果只作为参考不作为判断是否介格的标准。3温升极限测试测试说明:温升极限测试足ffi在于模块过温保护失效的情况使模块损坏的最高坏境温度,测试 的冃的在于考察模块所能承受的最高环境温度,从而为模块的设计提供参考测试方法:将模块的隘度保护装冒去掉然后将
4、模块a丁温箱中,模块的输入电压为域低电压,输H1为最大功率点,监测模块的温度保护继电器处的温度,从模块的最高环境温度开始,以 5oC/30min的速度逐渐升高环境温度直到模块损坏为止。记录内容:记录模块损坏时,内部各个关键器件的温升分祈故障点;记录温度极限时的损坏情况 (运行时间.温度、损坏器件等详细情况),作为资料参考。判定标准:规格书定义的工作温度上限电源模块屏蔽过温保护长时间满载工作模块不损坏,合 格;否则不合格。此项测试结果可以作为模设计的参考判定的标准是看模块损坏时的最高温度与模块继 电器把保护处的温度(或软件保护点)的距离,如果两者W差为负,则表示温度继电器保护 功能(或软件保护功
5、能)没肴作用,如果两者相差在6lOoC,则表示模块的热裕量太小, 如果两者相差大于40度.则表示裕量太大。4 EFT抗扰性测试测试说明:测试电源所能承受的最高EFT抗扰性指标,以确认实裕量测试产品在抵抗由于如高频 炉等设备产生的电网EFT发生的累枳失效的能力。测试方法:A、将EFT町抗扰性开路电压设为规定等级电压+500V.进行冲击抗扰性测试。B. 以500V为一步进电压等级,重复A步骤,每一电压等级试验按照标准的EFT测试方 法进行测试,记录电源性能劣化及损坏的试验等级电压值(试验最高电压为EFT抗扰性设备 最高电压)°c、确认电源损坏部位,分析原W。判定标准:EFT极限值人于规格
6、书要求的5%,合格:否则不合格。5温度冲击强化试验测试说明:验证产品在存储和运输过程中所能承受的高低温冲击极限。(1)试验前按照有关规范进行电气性能和机械性能(外观和内部结构)检査,确保受 试能样品在进行温度冲击试验前的电气性能和机械性能正常。(2)试验过程中样品不通电不进行功能监测。(3)试验结束后通过冃测等手段检査机械杵能(外观和内部结构)是否正常,同时按 通信电源模块基本性能测试规范对电/(性能进行测试应满足要求。测试方海温度强化冲击试脸的方法见下图:HT:高温箱温度,取80度LT低温箱温度,取一45度Xcyc:循坏次数,取20TDt:样品在保温段的停留时间,取4560minCt:高低温
7、之间的切换时间(由冲击箱决定,不用选择)附表一一温度冲击强化试验条件:样品种类 高温箱温度HT低箱温度LT保温时间Dt转换时间Ct循环次数衣yc表贴元件制成板130 -70 SOminW5min 50T普通元件制成板100 -55 30minW5min 50T整机 80 *45 4565min 5min20T说明:如果制成板卜既有表鮎元件又有普通元件,按普通元件的要求执行。22整机保温时间根据样胡体枳的人小在45-65min Z间选择体枳小的短,体积人的长。温度冲击测试步(1)试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检查,保证样品 机械性能和电气性能正常。(2)将样品合理的布置
8、于温度冲击箱中,样品和温度箱四壁间应®仃足够人的空间, 以便于空气流通按上表选择温度冲击试验条件。选定温度冲击试验从高温开始,按起动健起动温度冲击试验。(6)试验进行设定的循环次数后白动停止。试验结束后将样品从温度冲击箱中取出在常温小恢复直至样品温度达到稳定。(7)观察试验后的样品有无机械损伤(如表面翘曲.破裂.元器件松动.脱落等)并 检查电'(性能彳j无异常。(8)如果样品发生上述的机械损伤或电气性能指标不符合柑关规范,即认为样詁也损 坏,详细填写试验记录表。(9)对试验暴露的薄弱坏节进行分析,提出改进措施。(10)对样品进行修复或改进,如没有出现损伤,应堀加温度冲击量等级
9、,取上表温度 冲击试验条件中普通元件制成板等级或表贴元件制成板等级继续试验直至样品损坏。判定标准:样机外观,机械性能和电气性能都正常,合格:否则不合格。导读验证样品正常工作温度卜限和产品损坏温度卜限。6低温步进试验测试说明:验证样品正常工作温度卜限和产品损坏温度下眼。(1)试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检資,确保样品 在进行试验前的机械性能和电气性能正常。(2)试骏过程中在保温一段时间(约Ibmin)后通电进行功能监测。(3)试验结束后进行通过目测等手段检査机械性能(外观和内部结构)是否正常,同 时按通信电源模块基本性能测试规范对电气性能进行测试应满足要求。测试方法:
10、低温步进试验方法见下图:试验条件:根据规格书选择绘低匸作温度,以10度作为第一次步进的起点温度,然后每次降低 10度,找到低温工作极限后改为5度。低温试验步骤:(1试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检査,确保样品 在进行试验前的机械性能利电气性能正常。(2将样品在无包装,不通电的状态下放置于温箱内接好输入输出及测最引线试 验样品和温箱四壁之间应有适当的距离试验样品不得对箱内产生明显的影响.(3)将温箱以最大变化速度降到温度设定值.降温过程中加风扇使温度达到均衡。(4将温箱温度达到设定温度情况后,样品在a定点保温至少15min,模块内部fl度 和环境温度接近一致,本阶段温箱
11、设定为等待模式.(5)上电,开机,按照规范进行基本性能测试,并监测输出电压波形并将观察到的 现彖详细填入记录表。(6)如果功能正常,进行(7)步。如果任何一个监测项目超标或由异常,即认为发生 失效,记录失效温度T和失效现象。将温皮恢复到常a足够长的时间进行功能监测,如发现 功能恢复正常,说明样品没有损坏,T+10度即为低温工作极限,填写试验报告中极限温度, 进行(7)步;如果将温度恢复到常温足够长的时间,如发现功能不能恢复正常,认为试验 的样品已发生损坏,找到样品损坏极限,填写试验报告中极限温度,即町停止试验,进行(8) 步。(7)继续降温,重复(3)(7)步直到找到样品的损坏极限或达到温箱的
12、低温极限。(8)对样品进行失效模式分析找到薄弱坏节,并提出改进措施(9)改进后的样品进行验证试验.保证改进的有效性.(10)用改进后的样品继续进行试验,直到:A、达到温箱的低温极限B. 出现非正常失效C、与同类产晶比较认为町以终止试验D. 继续改进需花费较大的成本得不偿失注:(9)(10) <4根据实际情况确定是否进行。判定标准:样机外观,机械性能和电气性能都正常合格:否则不合格7高温步进试验测试说明:骏证样品正常工作温度上限和产品损坏温度上限1)试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检査,确保样品在 进行试验前的机械性能和电气性能正常。(2)试骏过程中在保温一段时间(
13、约15min)后通电进行功能监测。(3)试验结束后进行通过目测等手段检査机械性能(外观和内部结构)足否正常,同 时按通信电源模块基本性能测试规范对电气性能进行测试应满足要求。测试方法:低温步进试验方法见下图:试验条件:根据规格书,选择址高工作温度,以+10度作为第一次步进的起点温度,然后每次增加 10®,找到高温工作极限后改为5度。低温试验步骤:(1)试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检資,确保样品 在进行试验前的机械性能和电气性能正常。(2将样品在无包装不通电的状态卜放置于温箱内接好输入输出及测最引线试 验样品和温箱四壁Z间应有适当的距离试验样品不得对箱内产生
14、明显的影响。(3)将温箱以最大变化速度升到温度设定值升温过程中加风扇使温度达到均衡。(4)将温箱温度达到设定温度情况后,样品在®定点保温至少15min.模块内部温度 和坏境温度接近一致本阶段温箱设定为鈴待模式.(5)上电.开机按照规范进行基本性能测试,并监测输出电斥波形并将观察到的 现彖详细填入记录表。(6)如果功能正常,进行(7)步。如果任何一个监测项目超标或由异常,即认为发生 失效,记录失效温度T和失效现象。将温度恢复到常温足够长的时间进行功能监测,如发现 功能恢复正常,说明样品没冇损坏,T-10度即为高温工作极限,填写试脸报告中极限温度, 进行(7)步:如果将温度恢fi到常温足
15、够长的时间,如发现功能不能恢复正常,认为试验 的样品己发生损坏,找到样品损坏极限,填写试验报告中极限温度,即町停止试验,进行(8) 步。(7)继续升温,重复(3)(7)步百到找到样品的损坏极限或达到温箱的高温极限(8)对样品进行失效模式分析找到薄弱坏节,并提出改进措施.(9)改进后的样品进行脸证试验,保证改进的有效性。(10)用改进后的样胡继续进行试验,直到:达到温箱的高温极限出现非正常失效C、与同类产品比较认为可以终止试验D.继续改进需花费较大的成本得不偿失注:(9)(10) >«1根据实际情况确定是否进行。判定标准:样机外观,机械性能和电气性能都正常,合格;否则不合格。8绝
16、缘强度极限试验«试说明:测试样品所能承受的绝缘强度极限得出极限数据。«试方法:在规格书规定的绝缘强度的基础上逐步増加10% (漏电流的要求与规格书一致),得 出样品内部绝缘击穿或测试仪无法继续输出高压。每个电压等级需持续测试60s.如由异常记录一切异常现象。判定标准:样品所能承受的极限值人丁规格书的10%,合格:否则不合格。电源测试大全(二):可靠性测试导劇 以卜将详解电源测试中的可靠性测试。1反复短路测试测试说明在各种输入和输出状态卜将模块输出短路,模块应能实现保护或回缩,反a多次短路 故障排除后,模块应该能自动恢a正帘运行Q测试方法:A. 空载到短路:在输入电压全范W内
17、,将模块从空裁到短路,模块应能正常实现输出 限流或回缩,短路排除后,模块竝能恢复正常工作。让模块反复从空载到短路不断的工作, 短if时间为ls,放开时间为1S,持续时间为2小时。这以后,短路放开,判断模块是否能 够正常工作。B. 满载到短路:在输入电压全范M内,将模块从满載到短路,模块应能正常实现输出 限流或回缩,短路排除后,模块应能恢复正常工作。让模块从满载到短路然后保持短路状态 2小时然后短路放开.判断模块是否能够正常工作C、短路开机:将棋块的输出先短路,再上市电,再模块的输入电圧范围内上电,棋块 应能实现正常的限流或回缩,短路故障排除后,模块应能恢复正常工作,重复上述试验10 次后.让短
18、路放开,判断模块是否能够正常工作。判定标准:上述试脸后,电源模块开机能正常工作:开机壳检査,电路板及其他部分无异常现象(如 输入继电器在短路的过程中触电是否粘住了等,介格:否则不介格。2反复开关机测试测试说明:电源模块输出带最大负载情况下,输入电压分别为220V,(输入过压点-5V)和(输入 欠斥点+5V)条件卜输入反复开关测试电源模块反复开关机的性能«试方法:A、输入电压为220V.电源模块快带最犬负载.用接触器控制电压输入,合15s,断开5s (或者町以用AC SOURCE进行模拟)连续运行2小时,电源模块应能正常工作:B、输入电压为过压点-5V.电源模块带最人负載用接触器控制电
19、斥输入.合15s断 开5s (或者町以用AC SOIJRCE进行模拟),连续运行2小时,电源模块应能正常工作C. 输入电压为欠乐点-5V电源模块带最大负用接触器控制电床输入,合15s,断 开5s (或者可以用AC SOIJRCE进行模拟),连续运行2小时电源模块应能正常工作。判断标准以上试验中,电源模块工作正常,试验后电源模块能正常工作性能无明显变化,介格; 否则不合格-3输入低压点循环测试测试说明:一次电源模块的输入欠乐点保护的设置回差,往往发生以下情况:输入电压较低,接近 一次电源模块欠压点关断,带載时欠压,断后,由于电源内阻原因,负載卸ifi后电压将上升, 可能造成一次电源模块处丁在低压
20、时反复开发的状态«试方法:电源模块带满載运行,输入电斥从(输入欠压点一3V)到(输入欠压点+ 3V缓慢变化, 时W设置为58分钟,反复循环运行,电源模块应能正常稳定工作,连续运行瑕少0.5小 时,电源模块性能无明显变化。判定标准:一次电源模块正常连续运行,最少0.5小时后性能无明显变化.合格:否则不合格4输入K态高压测试测试说明:PFC电路采用平均值电路进行过欠压保护因此在输入瞬态高圧时,PFC电路可能会很 快实现保护,从而造成损坏,测试一次电源模块在瞬态情况卜的稳定运行能力以评估町靠性。测试方法:A、额定电压输入,用双踪示波器测试输入电压波形介过压保护信号.输入电压从限功 率点加5
21、V跳变为300V从示波器上读出过压保护前300V的周期数n作为以下试验的依据。B. 额定输入电压电源模块带满載运行,在输入上叠加300V的电圧跳变,叠加的周期 数为(n-1) 叠加频率为1次/30s共运行3小时判定标准:一次电源模块在上述条件卞能够稳定运行,不出现损坏或其他不正常现象.合格;否则 不合格。5输入电压跌落及输出动态负载测试说明:一次模块在实际使用过程屮当输入电压跌落时电源模块突加负载的极限悄况是可能 发生的,此时功率器件、磁性元件工作在最人瞬态电流状态,试验町以检验控制时序、限流 保护等电路及软件设计的介理性。测试方法:A、将输入电圧调整为在欠压点+ 5V (持续时间为5s)、过
22、压点-5V (持续时间为5s) 之仙跳变,输出调整在最大负朝(址人额定容屋,持续时间为500ms).空我(持续时间为 SOOms)之间跳变.运行1小时:B、将输入电压调整为欠压点+ 3V (持续时间为5s)、过压点5V (持续时河为5s) Z 间跳变,输出调整在敲人负戟(眾大额定容量,持续时间为1S)、空裁(持续时间为500ms) 之仙跳变,运行1小时判定标准:在上述条件卜,应能稳定运行,不出现损坏或其他不正幣现彖合格;否则不合格。若 出现损坏情况,记录故障问题.以提供分析损坏原因的依据。导读高压空我运行是测试模块的损耗情况尤其是带软开关技术的模块在空我情况卜, 软开关变为硬开关,模块的损耗相
23、应堆人。低压满我运行是测试模块在最人输入龟流时,模 块的损耗情况,通常状态下,模块在低压输入、满载输出时,效率最低,此时模块的发热最 为严氐6高压空載,低压限流态运行试验测试说明:高压空載运行是测试模块的损耗情况,尤其是带软开关技术的模块,在空載情况2软 开关变为破i开关,模块的损耗相应增大。低压满载运行是测试模块在占丈大输入电流时,模块 的损耗情况,通常状态下,模块在低压输入、满我输出时,效率瑕低,此时模块的发热兹为 严孔测试方法:A、将模块的输入电压调整为输入过压保护点-3V,模块的输出为址低输出电压,空载运 行.此时,模块的占空比为敲小,连续运行2小时,模块不应损坏;B. 将模块的输入电
24、压调整为欠压点+3V.模块的输出为最高输出电压的拐点状态此时 模块的占空比为最人,连续运行2小时模块不应出现损坏;C. 将模块的输入电压调整为效率最低点时的输入电压.模块输出为最高输出电压的拐 点状态,连续运行2小时.模块不应损坏;D、将模块的输入电圧调整为过压点3V模块的输出为最高输出电压的拐点状态,此时 模块的占空比为最大连续运行2小时模块不应出现损坏;E. 将模块的输入电压调整为效率最低点时的输入电压.模块输出为最高输出电压的拐 点状态,连续运行2小时模块不应损坏。注总:上述的测试,必须在规格书规定的最高工作温度下进行。判定标准:在上述条件下工作,模块没有出现损坏,合格;否则不合格。7电
25、源特殊波形试验测试说明:检验电源模块在电网波形畸变可能形成的尖锋、毛刺和谐波情形卜稳定运行能力。以下 儿种波形必须输入进行试验:(1毛刺输入测试波形电网的毛剌足电网中最常见的波形,毛剌的人小和幅值并没有限值 一般情况下,通过 振荡波输入测试和振铃输入波形,基本上町以模拟电网中的毛刺输入,但还需做以卜毛刺输 入试验特点:电网尖锋有过冲并会跌落到0V.过冲和跌落脉宽很窄 一般不会犬于100ms.过 冲輛度一般不超过lOOV。跌落的相位并不仅只限于峰值点,在任何相位都有可能发生。这 种波形在实际电网中很常见,开通任何开关都会造成该现致。(2)电斥削波波形输入这种波形也足电网中很常见的.特点是;电网从
26、不定的相位突然跌落到0V,然后直到 卜个半波开始才恢复。在IEC1004-1-11中对于波形的跌落是从大于半个周期开始的,但实 际电网中还是存在很多类似的跌落时间小于半个周期的波形。测试时要求,输入电压波形从 90 a开始跌落.跌落1/4个周期,长时间工作2小时。(3)电网的半个波头陡升至倍电压,这个波形主要是用来模拟实际电网中会突然出现 的谐振过电压,而且在这种情况卞,模块的输入过电压保护线路不起作用,这种冲击对于冇PFC的电路是存在危险的。测试内容2、在输入电压为180V,输出满我的情况下,用AC SOURCE 模拟该波形,要求180VI作3分钟,然后电压突然増加到380V,持续looms
27、,然后恢fi到 180V,让模块在这种情况下长时间工作1小时,不应损坏:b、设置AC SOt-RCE使得输入电 压为0V,持续5分钟,然后电压突然增加到380百 持续100ms,然后恢复到OV,让模块在 这种悄况下长时间工作1小时.不应损坏。貝体波形(a情况下的波形)如下:测试方法:利用AC SOURCE对模块供电,模块满我输出;用AC SOURCE模拟尖锋.毛刺和谐波电压 输入,每种特殊的电压输入工作2小时,测量输入电流和输出电压。模块应能稳定运行,试 验中注意X电容辅助电源软应动电阻等其他可能出现问题的地方。判定方法:在实际中町能出现尖锋、毛刺、谐波电压情形下能稳定运行,不损坏,合格:否则
28、不合8有源PFC性能测试测试说明:带存源PFC的电源模块对电网尖锋、毛刺合和谐波比较敏感应进行全面仔细的测试。测试方法:利用AC SOURCE交流源作为输入电压源输出分别带半载、满载测试输入电流波形和 电压波形,同时监测PFC后的电压:测试电网在尖锋、毛刺、谐波情况下输入电压、电流的 相位及幅值关系;测屋PFC开关管的电流和电压,验证在全电压范困和毛刺、尖锋、谐波等 情况下开关管和其他功率器件的安全性及电流跟踪电压变化的能力。判定标准:PFC测试可以作为町靠性参考,出现严甫问题时应及时解决。9操作电压测试测试说明:电网中存在筝种操作过电压,其中最常见的时空我线路合闸过电压,这种过电压对模块 的
29、威胁也较人,本项测试在于验证模块抗操作过电压的能力。测试方法:过电压线路的模拟十分简单,原理如卜:其中电感的参数为lOmH (供参考:EES的模块测试方法中,没有接地电容,输入电阻与 电感串联,电阻值为0欧、电感为8曲和电阻为79欧、电感为lOmH两种情况的测试),电 容为167uF,测试波形如卞(未画出)。将被测试的设备连接在电容两端,在K合闸瞬间在电容两端会产生过电压,用來模拟 在上电过程中,过电压对设备的损書程度。作为极限测试项目,输入接L、N线,将被测试 的设备接在电容两端,频繁开关机,朿复频率为1次/5分钟,连续测试5小时。对于三相 输入设备,输入接在L、L线上,被测试设备接在电容两
30、端,重fi频率为1次/5分钟,连续 测试2小时。判定标准:在测试过程中出现短时功能下降或性能劣化,但能自动恢复的介格:但出现性能永久 性劣化或需要人工干预才能恢复的,不合格。电源测试大全(三):白盒测试木文将详细介绍电源测试中的白盒测试包括辅助电源测试、驱动电路的测试.功率半导体 器件的应力测试-險性器件的测试、DC/DC反馈环测试、PFC牲能测试等1辅助电源测试«试说明:电源中辅助电源有堪要意义电源模块的止常工作靠辅助电源来保障,辅助电源工作要 比主电路要求更可靠,W为即使在输入电压超限的条件卜,辅助电源还要正常工作,以实现 正常的保护逻辑,而11功率器件的驱动,控制芯片的工作都要
31、靠辅助电源來保障,因此,对 辅助电源的要求是:无论在动态的情况下还是在静态的情况下,必须稳定町幕,输出电压稳 定以满足控制和通讯电路的要求。测试工作中要充分关注辅助电源。测试方法:辅助电源要关注以下几个问题:A、启动电阻设计是否合理,限流电阻(辅助电源的输入与高压直流母线排串联的电阻) 设计是否合理:静态的情况八 辅助电源的电压是否在全电压、负載内;C. 大动态的情况下,辅助电源是否正常:D、启动过程中输出电压是否出现过冲,381X Isence 3®及驱动波形是否异常:E、输出电压波形监测:F、开关管的电应力测试:G. 辅助电源的温度应力测试:乩 芯片的工作主要参数,如工作电压、功
32、耗等。针炖这些问题,需要测试相应项目:A. 启动电阻和限流电阻测试C动电阻的功率降额必须满足设计要求,计算功率的公式为:P= (Bmax-Vl) /R,其中Vmax为辅助电源在各种情况下最人的输入电压,VI为辅助 电源控制芯片(UC384X)正常工作电压,计算出來的功率不能超过选用的启动电阻的功率, 同时启动电阻的温升必须满足降额要求。在最高的环境温度、辅助电源最高的输入电压Vmax 2正常工作时,启动电阻的最高温度(温度稳定以后)不超过120oC (15oC的降额, 135oC-15oC=120aC),如果在常温卞测试,测试温升需要转换到址高工作坏境温度。限流电阻的功率也要满足降额的要求用示
33、波器测试正常情况卜满载开机满裁关机 宿况卜电阻两端的电压波形,通过电压波形,测试出电阻两端的电源有效值,根据有效值计 算电阻的功率,要求功率在开机和关机以及正常情况卞要满足降额耍求。B. 静态的悄况下输出电压范M测试测试模块输入电压分别为Vinmin. Vinnom» Vinmax和输出lomin, lonom、lomax,输 出限流点,输出深度限流状态卜的辅助电源毎一路输出电压,要求毎一路输出电压在每一种 惰况卜都保持稳定,而n能够满足控制回路和通讯回路的町靠工作要求(注意:Vinmin为 辅助电源刚刚开始工作的电压,Vinmax为模块输入过压保护后的电压,过压保护和欠压保 护以后
34、,模块都能正常工作).C、动态的情况下,辅助电源输出电压范用AC SOURCE调节模块的输入电压和输出负载同时跳变(输入电压在故髙电压和敲低输 入电压之间跳变,跳变时间为50ms,输出从空载到满载跳变,跳变时间为5ms, tr和tf设 置为2(kis对应1A),在这种情况2测试辅助电源各路输出电压,要求每一路输出电压都 能保持稳定,而上L能够满足控制回路和通讯回路的町靠工作要求。D、关键点波形测试:分别在输入过压点5V、欠压点+ 5VC动时测试输出电压波形,3814 Isence端及开关 管驱动波形,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。同 时在各种动态的情况卜(包
35、括输入动态,输出动态的情况K).各个关磁点的波形测试。E, 输出电压纹波测试:输出额定线形负我情况卜用测试电压纹波的方法测试输出电斥波形,其纹波P-P值应 小于5%输出电压。判斷标准:以上测试项目作为检测辅助电源性能的测试。启动电阻温升正常,未出现开关管电流及 驱动波形异常,在工作范M内辅助电源电压正常,在井常电床输入范W辅助电源正常(在电 源能够实现保护的范鬧内正常)合格否则不合格。2驱动电路的测试测试说明:功率器件的驱动技术足电源町靠性的巫要保障,好的驱动方式能够实现右效的开通和关 断,高效率,低的EMI干扰,快速实现功率器件的保护等功能,测试中应对功率管驱动进行 测试,为了防止由于探头引
36、起的影响,测试中用应采用差分隔离探头(或采用一般的探头, 同时示波器的电源用隔离变压器隔离)并注意以卜问题:A. 驱动电路分析:B. 驱动电压:C、驱动波形;D. 瞬态情况卜驱动波形;F、驱动芯片的电压,如起机过程中的芯片供电电压等。测试方法:(1驰动电路分析审核驱动电路方式,无论变圧器隔离驱动和集成IC驱动,驱动电阻应满足推荐要求, 如果采用加速电容或快速关断方式时应评估其作用,负压关断时应确认其影响,一般情况K GS应有稳压管,分析驱动电路,确认电路设计合理性。(2)驱动电圧n前,公司的人部分的开关都是使用MOSFET或IGBT, MOSFET和IGBT的驱动都是使 用电压方式,高的驱动电
37、压会击穿栅极,测试在空裁、半载、满載、限流状态、空载满裁跳 变、空载到限流跳变、空我到深度限流跳变(所有的负载跳变条件为:跳变时间5nis, tr 和tf为lA対应20us),空载到短路及输入电压为低、额定、最高,从ikS电压到域低 电汗跳变(跳变时间为50ms)条件下的驱动波形,要保证驱动电压低于规定电压,一般峰 值应小于20V,同时注意驱动电压要满足饱和驱动。(3)驱动波形测试在空我.轻载、半我、满我.限流状态、空我满我跳变、空我到限流跳变、空载到 深度限流跳变(所有的负载跳变条件为:跳变时间5iqs, tr和tf为1A对应20us),空载 到短路及输入电压为厳低、额定、最高,从最高电压到
38、最低电压跳变(跳变时间为50ms) 条件卜的驱动波形,波形的上升和下降沿应平滑,且满足效率利EMI要求(上升时间较快, 管子的开通损坏小,但是电压尖锋较高,EM会较大),开通中不应有卜跌,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。(4)驱动回路功率器件(M0SFET和IGBT)驱动电源要求低的阻抗特性,驱动回路面枳尽町能小,驱 动线尽最短,且驱动回路必须与功率回路分开。(5)瞬态状态下的波形在瞬态条件卜,如开关机、输出突加负我、突减负載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,短路开机,输出短路放开的情况下驱动
39、正常。由保护到恢复 的过程中,驱动正常,波形的上升和下降沿应平滑,开通中不应由下跌,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现象。判定标准:符合测试说明,合格:否则不合格。(6主控制芯片供电电压的测试用示波器测试主要的控制芯片的供电电压,捕捉朋块上电过程、关机的过程以及正常工 作情况下芯片供电电压的波形,芯片供电电压必须满足芯片资料的要求,同时杲好工作在芯 片资料推荐的工作电斥卞任何情况都不能出现超过芯片工作电压范W的电压芯片供电.3功率半导体器件的应力测试测试说明:功率半导体器件主要包括-DCDC的主功率管.输出整流二极管、PFC的主功率管、PFC 的整流二极管、PFC
40、的夺接二极管等。这些功率半导体器件的正确使用是电源可靠性的重要 保证,为保证功率器件的合理使用,需要考虑介理的电流、电压降额和结温降额,故测试应 在以卜几个方面注意:A. 满足电压降额要求:满足电流降额要求:C. 满足温度降额婆求导劇 功率半导体器件主婆包括:DCDC的主功率管输出整流二极管、PFC的主功率管.PFC的整流二极管、PFC的夸接二极管等。这些功率半导体器件的正确使用是电源町靠性的 重要保证,为保证功率器件的合理使用,需要考虑合理的电流、电压降额和结温降额,故测 试应在以下几个方m注意。«试方法:A. 测试功率半导体器件在址恶劣条件卜的Vds电压波形,确定最高电压和最人尖
41、锋电 压。由于Vds的电压比较高,而且最人的电压尖锋的频率能够达到30-40MHZ.故一般的测 试时,电压尖锋小于300¥的,可采用一般的示波器原配探头(一般额定电压为300,带宽 为lOOM或50M,测试的波形不会失真),当电压尖锋大于3()0V时,测试以高压无源探头的 测试结果为准(帯宽为100M),测试的波形一般也不会失真。对于有源高压探头,因为带 宽较窄,一般为20MHz.容易失真,不建议使用。对于电压应力的测试,主要测试在动态悄况下的电压应力(因为稳态悄况下的电压应力 较小),具体的测试条件如卞:(1)输入电压为故高电压,分别测试输出空載.满我.限流状态、空载满我跳变、空
42、我到限流(输出电压为50Y左右)、空戟到深度限流(输出电压小T 40V),(所有的负我 跳变条件为:跳变时间5ms, tr和tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器件的电压 应力。改变输入电压,在最低输入电压和额定输入电乐卞義新以上的测试。记录测试的最大 应力,记录超标的电斥波形。(2)输入电压在最大电压和最卜电圧之间跳变(跳变时间为20ms)分别测试输出空載、 满载、限流状态、空载满我跳变、空载到限流(输出电压为50V左右)、空我到深度限流(输 出电压小于40V),(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms, tr和tf为1A对应20us), 空载到短路情况下,器件的电压应力。(3)模拟系
43、统I:运行的情况测试K在系统1仁当模块处F浮充状杰.监控便模块变 为均充,这时由于模块电压上升速度不一致,导致电汗上升较快的模块瞬间承受过高的功率, 同时模块又没法短路冋缩(电压高于短路回缩点,这是模块的应力比较大,肯町能会导致 器件应力超标。具体的模拟方法:如测试25A (或50A模块)时,用lOOA的模块和25A模 块(或50A模块)并联,然后带100A的负我,调节LOOA模块的输出电压为13A, 25A (或 50A)模块的电压为42V,这时25A (或50A)模块没法带载输出,突然调节25A (或50A) 模块的电压为58V,这时25A (或50A)模块电压上升,从而瞬时带lOOA的负
44、裁,测试这时 的管子电压应力。对于100A模块,可以采用机柜进行模拟以上的现象主要是让模块子瞬间带很大的负 我而又不让模块回缩,测试这时的电压应力。具体町以根据实际的使用电路分析和测试分别 模块的域人电压应力。B、电流应力测试测试功率器件我最恶劣条件卜的Ids电流波形,确定最髙工作电流和最大尖锋电流,貝 体的测试条件如H:(1)输入电斥最低电丿总 输出电乐为城人,分别测试输出满我.限流、空我满我跳变. 空载到限流(输出电压为50V左右)、空载到深度限流(输出电压小于40V),(所有的负 载跳变条件为:跳变时间5耐,tr和tf为1A对应20US),空载到短路情况下,器件的电 流应力。(2)输入电
45、压載最大电压和最小电压之间跳变(跳变时间为201ms) >分别测试输出 满载、限流、空载满载跳变、空我到限流(输出电压为30V左右、空载到深度限流(输出 电压小于40V),(所有的负載跳变条件为:跳变时fa 5ms. ti和tf为lA对应20us),空 我到短路情况卞,器件的电流应力。rt体可根据实际使用电路分析和测试,分别求出使用的最犬额定电流。C. 温度应力分别测试功率器件的姒商温升,温升应该満足降顾要求。测试Ai高温度卜器件的壳温足Ain接的判据:作为替代方式可以测试常温下的温升AT.则器件的最高温升为:Tcasemax = Tenvmax + A TTjmax = Tcasema
46、x + P*RthTcasemax:最高壳溫j Tenvmax:最高环境温度;Tjmax:最高结温;P:器件的功耗: Rth:从结到壳的热阻测试时,温度测试必须在鼓高的坏境温度下测试.测试的条件为:输入温域低的输入电压,输出为域人功率(瑕高的输出电压,额定的输 出电流)用多点温度测试仪测试各个功率器件的温升,同时打印温度曲线,直到温度曲线为 平滑曲线为止(即温度已达到稳定)°同时必须测试风扇损坏时在最恶劣情况下的温度应力,也必须满足降额要求。判斷标准:("对于电圧应力.在各种条件卜满足测试的最大Vds小于器件的额定工作电圧, 合格;如果测试的瑕大Vds人于器件的额定工作电压
47、,项目组能够出具体器件认证器件合格 的器件超额使用报告,介格,否则不介格。(2)对于电流应力,在各种条件卜,满足测试的W犬电流小于器件的额定工作电流, 合格:如耒测试的/(i人电流人于器件的额定工作电流.项目组能够出傀体器件认证器件介格 的器件超额使用报告,介格.否则不介格。(3)对于温度应力.必须有15oC的降额,也就是说,在最高的环境温度下测试,器件 的表面温度必须小于(器件的额定结温-15oC-P*Rth) > 一般P*Rth取15oC,符合匕述说 明.合格;否则不合格。4磁性器件的测试测试说明:电路中磁性元件主要在输入共模电感、PFC电感、变圧器、滤波电感、输出共模电感、 驱动变
48、压器、谐振电感等处使用,起着EMI滤波及能量传递等作用,评价磁性元件应用是否 恰当主婆关注以卞几个方面:A. 是否存在饱和现象B. 温升是否满足要求,磁性温升是囚为铁损(涡流损耗.磁滞损耗)和铜损造成。常用的磁性材料有:铁氧体.坡莫合金、非ifA态合金等,根据其特性,分别应用在不同 的场合。正确的设计才能保证磁性元件应用的合理,由于随温度的变化磁心的待性有较犬的变化, 因此最恶劣的条件卜的验证足必要的。测试方法:(1)输入和输出共模电感一般不会存在饱和问题,其主要作用是实现EMI要求,同时有抑制输入的共模串扰的作 用,其考虑主要是良好的绝缘,在要求频段内的电感量,分步电容小,温升满足要求。前三
49、 点由EMC测试保证,温升需要测试,测试常温下最大电流(铜耗最大)条件卜的温升AT, 以衡量设计的合理性。(2) PFC电感PFC电感在功率回路中起能量传递的作用虽然一瑕PFC控制芯片右限渝作用,但足 电感的饱和降引起严市溫升和输入电流波形畸变,因此需测试最恶劣条件下的工作情况A、测试最低电压输入,瑕人功率输出时的PFC电感电流波形,电流波形不会出现非正 常的上翘,即不会饱和(动态情况下,不作为磁性器件的要求,但其他器件的降额必须满足 降额)°B、降输入电压调整为在欠压点+5V(持续时间为200ms).过压点TV(持续时间为200ms) 之间跳变,输出调蔡为杲大线形负载时,测试PFC
50、电感电流波形,电流波形不会出现非正常 的上翘,即不会饱和。同时,需要在故低输入电压时分别测试输出满载、限流、空載满我跳 变、空®到限流.空我到深度限流,电感电流的波形,判断是否能够满足要求。C、在最低输入电乐敲人输出功率情况K测试滋温卜的温升AT,应满足温升要求。D. 在最低输入电压,最大输出功率情况下测试最高工作温度下的温升AT,与常温 比较无太大差异且磁心温度不会超标。(3)变压器随电路拓扑不同.变压器的要求也不同不考虑集成磁情况.一般双极性变圧器(如全 桥、半桥、推挽等开关电源变压器),单端正激类变压器,单端反激类变斥器类型,代与W 体采用的复位技术令关。变压器的饱和温升问题是
51、值得注意的问题,可以从以卞方面考虑:A.变压器最人输入电流(变圧器输入电压最低,输出功率最大)情况下的电流波形不 应出现异常的匕翘。B、将输入电压调整为在欠压点+5V (持续时间为50ms)、过压点-5V(持续时间为50ms) 之仙跳变,输出调整为最大线形负载(持续时间为500ms),空载(持续时间为500ms)之 间跳变,测试变压器的电流波形,电流波形不会出现非正常的上翘,激即不会饱和。同时, 需耍在般低输入电压时分别测试输出滴載、限流、空较滿載跳变、空朝到限流、空載到深度 限流电感电流的波形,判断是否能够满足要求。C. 在A4低输入电压,敲人输出功率情况卜,测试帘温卜的温升AT,应满足温升
52、要求。D、在最低输入电乐,垠人输出功率情况2测试最高工作温度下的温升AT,与常温 比较无太人差异,且磁心温度不会超标。(4)输出滤波电感输出滤波电感工作在K流状态下,电感量的大小影响主电路的工作稳定性和特性。输出滤波电感要求在敲恶劣的情况下不出现饱和现線,温升满足要求。A、电感中流过敲人电流(电流输出处于限流状态,输出绘人电流时)情况卜的电流波 形不应出现异常的上題。B、在最低输入电乐.敲兴输出功率情况下,测试常温卜的温升AT,应满足温升要求。D. 在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试最高工作温度下的温升AT,与常温 比较无太大差异心温度不会超标。判斷标准:(2)测试中电感或变压器中电流在
53、瑕恶劣状况下不会出现饱和:常温下的磁性元件温升和绘高工作温度卜的温升现彖;(3)换算到最高温度及最恶劣输出状态下磁性元件及其线包上的表®温度不超过安规 的规定。对于绝缘等级A (105度),任何情况下,表面温度不能超过90度:对于绝缘等级 B (130度任何情况K表面温度不能超过110度:对于绝缘等级F (155度),任何情况卜表面温度不能超过135度;对于绝缘等级H (180度),任何悄况厂 表面温度不能 超过150度。(4)磁性元件内部的温升不能超过器件认证降额规范要求的降额。导读每种DC/DC主电路拓扑都有其典型的反馈效正网络结构,合适的校正网络不但可以 得到稳定的静态性能,而
54、且可以获得良好的动态特性,通过测试和调整口J以获得满意的校正 网络。5 DC/DC反馈环测试测试说明:每种DC/DC主电路拓扑都旳其典型的反馈效正网络结构,合适的校正网络不但町以得 到稳定的»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总的校正网 络。在闭回路下测得的系统开坏传递函数,可以反应系统的稳定性,以及在不稳定的情况之 下的调试趋势。由于温度对坏路参数会导致一定的影响,故除了进行常温下的环路测试以外, 还必须进行高低温和湿度卜进行环路测试。测试方法:般的,测试接线图如卜图所示:注:R参考基准信号:C输出信号:H分压网络:S注入测试信号;Y仪器测试端;Z仪 器参
55、考端;G1和G2为部分主电路利用HP4149A和信号耦合变压器在控制信号的总反馈端结成如上图的结法,利用 HP4149的矢M相除可以S接得出:T/R = Y/Z=-G1G2H,固定引进180度ffl移,因此在HP4149 的BODE图上,町以得到增益为OdB处的相位为相位裕度,在相位为Odeg处的增益为增益 裕度。参数设置为:电压坏测试信» 10-50mV (视测试点噪音而定)2制边限流环测试信号:5-lOmV (视测试点噪音而定)2当输出电压高于42V时 TEST端和REFRERECE端要用分乐电路分乐到42V之内同时 测试信号也要相应增人,增人的倍数为:1/分压比。2在描频率范用
56、为:10HZ开关频率在全输入电压,全负載范用内测试系统的稳定性2测试判据:输入电压,输出电压.负我温度、湿度等都将彫响坏路的稳定性.在不同温度(离温. 低温和常温),不同输入电压(最高、址低和额定),不同输出负我(垠小负我为5%额定负 载、半载、满我,对于空我的要求,不能冇啸叫声),不同输出电压(额定、最高、最低) 备种情况下组合,所有测试结果同时满足村1位裕度在30deg到15deg,增益裕度大于60dB. 合格:否则不合格。6 PFC性能测试测试说明:APFC技术随看对电流谐波的要求将益应用广泛。公司目前主要应用UC3854和 MC33368两种芯片,其中UC3854为电流连续的平均电流型,MC33368为临界电流型,输入 电压范闱较小功率也较小(一次电源主要使用的是UC3854).PFC中要考龙的问题主要仃以下几个方面A、额定输入.额定输出状况卜的谐波能否满足标准要求:B.驱动足否正常:C. 电感是否满足要求:D、电流波形细节的观察:E. 输入电压及谐波的适应性;F. 输入电压的中断,跌落和缓慢变化的适应性:G、输入电压尖锋缺II和畸变的适应性:H、功率器件使用的合理件:I、PFC坏路设计的合理性:h输入电压跳变输出负我跳变:K.瞬态高压输入。测试方法:(1)额定输入.额定输出情况下的谐波测试输入电斥谐波满足要求时使用功率分析仪
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