開(kāi)關(guān)電源作為現代電子技術(shù)必備的一種電源,具有效率高、體積小、可升降壓、可輸出負壓等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是實(shí)際使用過(guò)程中,很多設計人員忽略了開(kāi)關(guān)電源的測試項目,或者對測試項目不了解,導致很多電源產(chǎn)品設計出來(lái)以后不符規范、或者功能、性能、壽命不達標,需重新設計。今天我們以測試工程師的角度,匯總一下開(kāi)關(guān)電源所需要的測試項目以及測試規范。
1、反復短路測試
測試說(shuō)明
在各種輸入和輸出狀態(tài)下將模塊輸出短路,模塊應能實(shí)現保護或回縮,反復多次短路,故障排除后,模塊應該能自動(dòng)恢復正常運行。
測試方法:
a、空載到短路:在輸入電壓全范圍內,將模塊從空載到短路,模塊應能正常實(shí)現輸出限流或回縮,短路排除后,模塊應能恢復正常工作。讓模塊反復從空載到短路不斷的工作,短路時(shí)間為1s,放開(kāi)時(shí)間為1s,持續時(shí)間為2小時(shí)。這以后,短路放開(kāi),判斷模塊是否能夠正常工作。
b、滿(mǎn)載到短路:在輸入電壓全范圍內,將模塊從滿(mǎn)載到短路,模塊應能正常實(shí)現輸出限流或回縮,短路排除后,模塊應能恢復正常工作。讓模塊從滿(mǎn)載到短路然后保持短路狀態(tài)2小時(shí)。然后短路放開(kāi),判斷模塊是否能夠正常工作。
c、短路開(kāi)機:將模塊的輸出先短路,再上市電,再模塊的輸入電壓范圍內上電,模塊應能實(shí)現正常的限流或回縮,短路故障排除后,模塊應能恢復正常工作,重復上述試驗10次后,讓短路放開(kāi),判斷模塊是否能夠正常工作。
判定標準:
上述試驗后,電源模塊開(kāi)機能正常工作;開(kāi)機殼檢查,電路板及其他部分無(wú)異?,F象(如輸入繼電器在短路的過(guò)程中觸電是否粘住了等),合格;否則不合格。
2、反復開(kāi)關(guān)機測試
測試說(shuō)明:
電源模塊輸出帶最大負載情況下,輸入電壓分別為220v,(輸入過(guò)壓點(diǎn)-5v)和(輸入欠壓點(diǎn)+5v)條件下,輸入反復開(kāi)關(guān),測試電源模塊反復開(kāi)關(guān)機的性能。
測試方法:
a、輸入電壓為220v,電源模塊快帶最大負載,用接觸器控制電壓輸入,合15s,斷開(kāi)5s(或者可以用ac source進(jìn)行模擬),連續運行2小時(shí),電源模塊應能正常工作;
b、輸入電壓為過(guò)壓點(diǎn)-5v,電源模塊帶最大負載,用接觸器控制電壓輸入,合15s,斷開(kāi)5s(或者可以用ac source進(jìn)行模擬),連續運行2小時(shí),電源模塊應能正常工作;
c、輸入電壓為欠壓點(diǎn)-5v,電源模塊帶最大負載,用接觸器控制電壓輸入,合15s,斷開(kāi)5s(或者可以用ac source進(jìn)行模擬),連續運行2小時(shí),電源模塊應能正常工作。
判斷標準:
以上試驗中,電源模塊工作正常,試驗后電源模塊能正常工作,性能無(wú)明顯變化,合格;否則不合格。
3、輸入低壓點(diǎn)循環(huán)測試
測試說(shuō)明:
一次電源模塊的輸入欠壓點(diǎn)保護的設置回差,往往發(fā)生以下情況:輸入電壓較低,接近一次電源模塊欠壓點(diǎn)關(guān)斷,帶載時(shí)欠壓,斷后,由于電源內阻原因,負載卸掉后電壓將上升,可能造成一次電源模塊處于在低壓時(shí)反復開(kāi)發(fā)的狀態(tài)。
測試方法:
電源模塊帶滿(mǎn)載運行,輸入電壓從(輸入欠壓點(diǎn)-3v)到(輸入欠壓點(diǎn)+3v)緩慢變化,時(shí)間設置為5~8分鐘,反復循環(huán)運行,電源模塊應能正常穩定工作,連續運行最少0.5小時(shí),電源模塊性能無(wú)明顯變化。
判定標準:
一次電源模塊正常連續運行,最少0.5小時(shí)后性能無(wú)明顯變化,合格;否則不合格。.
4、輸入瞬態(tài)高壓測試
測試說(shuō)明:
pfc電路采用平均值電路進(jìn)行過(guò)欠壓保護,因此在輸入瞬態(tài)高壓時(shí),pfc電路可能會(huì )很快實(shí)現保護,從而造成損壞,測試一次電源模塊在瞬態(tài)情況下的穩定運行能力以評估可靠性。
測試方法:
a、額定電壓輸入,用雙蹤示波器測試輸入電壓波形合過(guò)壓保護信號,輸入電壓從限功率點(diǎn)加5v跳變?yōu)?00v,從示波器上讀出過(guò)壓保護前300v的周期數n,作為以下試驗的依據。
b、額定輸入電壓,電源模塊帶滿(mǎn)載運行,在輸入上疊加300v的電壓跳變,疊加的周期數為(n-1),疊加頻率為1次/30s,共運行3小時(shí)。
判定標準:
一次電源模塊在上述條件下能夠穩定運行,不出現損壞或其他不正?,F象,合格;否則不合格。
5、輸入電壓跌落及輸出動(dòng)態(tài)負載
測試說(shuō)明:
一次模塊在實(shí)際使用過(guò)程中,當輸入電壓跌落時(shí),電源模塊突加負載的極限
況是可能發(fā)生的,此時(shí)功率器件、磁性元件工作在最大瞬態(tài)電流狀態(tài),試驗可以檢驗控制時(shí)序、限流保護等電路及軟件設計的合理性。
測試方法:
a、將輸入電壓調整為在欠壓點(diǎn)+5v(持續時(shí)間為5s)、過(guò)壓點(diǎn)-5v(持續時(shí)間為5s)之間跳變,輸出調整在最大負載(最大額定容量,持續時(shí)間為500ms)、空載(持續時(shí)間為500ms)之間跳變,運行1小時(shí);
b、將輸入電壓調整為欠壓點(diǎn)+5v(持續時(shí)間為5s)、過(guò)壓點(diǎn)-5v(持續時(shí)間為5s)之間跳變,輸出調整在最大負載(最大額定容量,持續時(shí)間為1s)、空載(持續時(shí)間為500ms)之間跳變,運行1小時(shí)。
判定標準:
在上述條件下,應能穩定運行,不出現損壞或其他不正?,F象,合格;否則不合格。若出現損壞情況,記錄故障問(wèn)題,以提供分析損壞原因的依據。
6、高壓空載,低壓限流態(tài)運行試驗
測試說(shuō)明:
高壓空載運行是測試模塊的損耗情況,尤其是帶軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的模塊,在空載情況下,軟開(kāi)關(guān)變?yōu)橛查_(kāi)關(guān),模塊的損耗相應增大。低壓滿(mǎn)載運行是測試模塊在最大輸入電流時(shí),模塊的損耗情況,通常狀態(tài)下,模塊在低壓輸入、滿(mǎn)載輸出時(shí),效率最低,此時(shí)模塊的發(fā)熱最為嚴重。
測試方法:
a、將模塊的輸入電壓調整為輸入過(guò)壓保護點(diǎn)-3v,模塊的輸出為最低輸出電壓,空載運行,此時(shí),模塊的占空比為最小,連續運行2小時(shí),模塊不應損壞;
b、將模塊的輸入電壓調整為欠壓點(diǎn)+3v,模塊的輸出為最高輸出電壓的拐點(diǎn)狀態(tài),此時(shí)模塊的占空比為最大,連續運行2小時(shí),模塊不應出現損壞;
c、將模塊的輸入電壓調整為效率最低點(diǎn)時(shí)的輸入電壓,模塊輸出為最高輸出電壓的拐點(diǎn)狀態(tài),連續運行2小時(shí),模塊不應損壞;
d、將模塊的輸入電壓調整為過(guò)壓點(diǎn)-3v,模塊的輸出為最高輸出電壓的拐點(diǎn)狀態(tài),此時(shí)模塊的占空比為最大,連續運行2小時(shí),模塊不應出現損壞;
e、將模塊的輸入電壓調整為效率最低點(diǎn)時(shí)的輸入電壓,模塊輸出為最高輸出電壓的拐點(diǎn)狀態(tài),連續運行2小時(shí),模塊不應損壞。
注意:上述的測試,必須在規格書(shū)規定的最高工作溫度下進(jìn)行。
判定標準:
在上述條件下工作,模塊沒(méi)有出現損壞,合格;否則不合格。
7、電源特殊波形試驗
測試說(shuō)明:
檢驗電源模塊在電網(wǎng)波形畸變可能形成的尖鋒、毛刺和諧波情形下穩定運行能力。以下幾種波形必須輸入進(jìn)行試驗:
(1)毛刺輸入測試波形
電網(wǎng)的毛刺是電網(wǎng)中最常見(jiàn)的波形,毛刺的大小和幅值并沒(méi)有限值,一般情況下,通過(guò)振蕩波輸入測試和振鈴輸入波形,基本上可以模擬電網(wǎng)中的毛刺輸入,但還需做以下毛刺輸入試驗
特點(diǎn):電網(wǎng)尖鋒有過(guò)沖并會(huì )跌落到0v,過(guò)沖和跌落脈寬很窄,一般不會(huì )大于100ms,過(guò)沖幅度一般不超過(guò)100v。跌落的相位并不僅只限于峰值點(diǎn),在任何相位都有可能發(fā)生。這種波形在實(shí)際電網(wǎng)中很常見(jiàn),開(kāi)通任何開(kāi)關(guān)都會(huì )造成該現象。
(2)電壓削波波形輸入
這種波形也是電網(wǎng)中很常見(jiàn)的,特點(diǎn)是:電網(wǎng)從不定的相位突然跌落到0v,然后直到下個(gè)半波開(kāi)始才恢復。在iec1004-4-11中對于波形的跌落是從大于半個(gè)周期開(kāi)始的,但實(shí)際電網(wǎng)中還是存在很多類(lèi)似的跌落時(shí)間小于半個(gè)周期的波形。測試時(shí)要求,輸入電壓波形從90度開(kāi)始跌落,跌落1/4個(gè)周期,長(cháng)時(shí)間工作2小時(shí)。
(3)電網(wǎng)的半個(gè)波頭陡升至倍電壓,這個(gè)波形主要是用來(lái)模擬實(shí)際電網(wǎng)中會(huì )突然出現的諧振過(guò)電壓,而且在這種情況下,模塊的輸入過(guò)電壓保護線(xiàn)路不起作用,這種沖擊對于有pfc的電路是存在危險的。測試內容:a、在輸入電壓為180v,輸出滿(mǎn)載的情況下,用ac source模擬該波形,要求180v工作3分鐘,然后電壓突然增加到380v,持續100ms,然后恢復到180v,讓模塊在這種情況下長(cháng)時(shí)間工作1小時(shí),不應損壞;b、設置ac source使得輸入電壓為0v,持續5分鐘,然后電壓突然增加到380v,持續100ms,然后恢復到0v,讓模塊在這種情況下長(cháng)時(shí)間工作1小時(shí),不應損壞。
測試方法:
利用ac source對模塊供電,模塊滿(mǎn)載輸出;用ac source模擬尖鋒、毛刺和諧波電壓輸入,每種特殊的電壓輸入工作2小時(shí),測量輸入電流和輸出電壓。模塊應能穩定運行,試驗中注意x電容,輔助電源,軟啟動(dòng)電阻等其他可能出現問(wèn)題的地方。
判定方法:
在實(shí)際中可能出現尖鋒、毛刺、諧波電壓情形下能穩定運行,不損壞,合格;否則不合格。
8、有源pfc性能測試
測試說(shuō)明:
帶有源pfc的電源模塊,對電網(wǎng)尖鋒、毛刺合和諧波比較敏感,應進(jìn)行全面仔細的測試。
測試方法:
利用ac source交流源作為輸入電壓源,輸出分別帶半載、滿(mǎn)載,測試輸入電流波形和電壓波形,同時(shí)監測pfc后的電壓;測試電網(wǎng)在尖鋒、毛刺、諧波情況下輸入電壓、電流的相位及幅值關(guān)系;測量pfc開(kāi)關(guān)管的電流和電壓,驗證在全電壓范圍和毛刺、尖鋒、諧波等情況下開(kāi)關(guān)管和其他功率器件的安全性及電流跟蹤電壓變化的能力。
判定標準:
pfc測試可以作為可靠性參考,出現嚴重問(wèn)題時(shí),應及時(shí)解決。
9、操作電壓測試
測試說(shuō)明:
電網(wǎng)中存在多種操作過(guò)電壓,其中最常見(jiàn)的時(shí)空載線(xiàn)路合閘過(guò)電壓,這種過(guò)電壓對模塊的威脅也較大,本項測試在于驗證模塊抗操作過(guò)電壓的能力。
測試方法:
過(guò)電壓線(xiàn)路的模擬十分簡(jiǎn)單,原理如下:
其中電感的參數為10mh(供參考:ees的模塊測試方法中,沒(méi)有接地電容,輸入電阻與電感串聯(lián),電阻值為0歐、電感為8mh和電阻為79歐、電感為10mh兩種情況的測試),電容為16.7uf,測試波形如下(未畫(huà)出)。
將被測試的設備連接在電容兩端,在k合閘瞬間,在電容兩端會(huì )產(chǎn)生過(guò)電壓,用來(lái)模擬在上電過(guò)程中,過(guò)電壓對設備的損害程度。作為極限測試項目,輸入接l、n線(xiàn),將被測試的設備接在電容兩端,頻繁開(kāi)關(guān)機,重復頻率為1次/5分鐘,連續測試5小時(shí)。對于三相輸入設備,輸入接在l、l線(xiàn)上,被測試設備接在電容兩端,重復頻率為1次/5分鐘,連續測試2小時(shí)。
判定標準:
在測試過(guò)程中出現短時(shí)功能下降或性能劣化,但能自動(dòng)恢復的,合格;但出現性能永久性劣化或需要人工干預才能恢復的,不合格。