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开关電源測試系統的测试方法

          

開關電源是一種將交流電源轉化成所需直流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。本文主要讨论開關電源的功能规格及保护特性的测试。

  
1 输出电压调整
    制造開關電源时,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)直到電壓讀數在要求範圍內。


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  能提供可變電壓能力的電源,至少能夠提供待測電源的最低到最高的輸入電壓範圍。
    B  一個均方跟值交流電壓表用來測量輸出電源電壓。
    C 一個靜密直流電壓表,具備至少高于待測物調整率十倍以上。
    D 連接到待測電源輸出端的可變負載。
    測試步驟如下:待測電源在正常輸入電壓和負載情況下熱機穩定後,分別于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 負載調整率
    負載調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與测电源调整率相似,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。
    測試步驟如下:待測電源在正常輸入電壓及負載情況下熱機穩定後,測量正常負載下的輸出電壓值,再分別于低(Min)、高(Max)負載下,測量並記錄其輸出電壓值(分別爲VmaxVmin)。負載調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 綜合調整率
    綜合調整率的定义为电源在输入电压與输出负载电流变化时,并提供稳定电压的能力。这是电源调整率與負載調整率的综合,此项测试可提供对电源在改变输入电压與负载状况下更正确的性能验证。


5 輸出雜音(PARD
    輸出雜音(PARD)则是指在输入电压與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與随机性偏差量的电压值。通常以mVp-p峰对峰值电压来表示,一般的開關電源的规格均于小于直流输出电压的1%爲輸出雜音的規格,其頻寬爲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,同時測量電路必須有良好的隔離處理及阻抗匹配,爲避免導線上産生不必要的振鈴和駐波,一般都采用雙通州電纜並以50Ω串在其端點上。


6 输入功率與效率
    电源的输入功率即一周期内电源输入电压與电流乘积的积分值,需注意的是Watt≠Vrms×P.F爲功率因素(Power  Factor)通常電源的功率因數在0.6-0.7左右,而大功率的電源具備功率因數校正器,其功率因數通常大于0.95,当输入电流波形與电压波形 完全相同时,功率 因数为1,并依据电流與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與输入功率的比例。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與功率因数;使用3310/3320系列负载模拟并测量其每个输出电压、电流與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,做为合格與否的判别。


7 動態負載或暫態負載
    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。若反馈回路输入與输出的相移在增益(UNITYGAIN)为一时 因此限制了电源对负载电流变化时的反应。若反馈回路输入與输出的相移在增益(UNITYGAIN)为一时 因此限制了电源对负载电流变化时的反应。若反馈回路输入與输出的相移在增益(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動作等),因此動態負載測試對電源而言是極爲重要的。電子負載可用來模擬電源實現工作時的最惡劣的負載情況,如負載電流迅速上升、下降的斜率、周期等。若電源在惡劣負載狀況下,仍能夠維持穩定的輸出電壓不産生過高(OVERSHOOT)或過低(UNDERSHOOT)情形,則通過此項測試。


8 電源良好/實效信號
    電源良好信号,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。而电源實效信號(POWER  FALL)是電源表示輸出電壓尚未達到或超過某一正常工作情況.以上經常由PGS信號來表示,由邏輯的改變來表示,邏輯爲“1”“High”时表示電源良好(POWER  GOOD),而邏輯爲“0”“ Low” 時,表示爲電源實效(Power  Faill.电源的電源良好时间为从输出电压稳定 到PGS信號由“0”變爲“1”的時間,一般值爲100ms200ms之間,電源的電源實效時間爲從PUS信號由“1”變爲“0”时到输出电压低于稳定范围的時間,一般值爲1ms以上。


9 啓動時間(SET-UP  TIME)與保持时间(HOLD-UP  TIME
    啓動時間爲電源從輸入接上電源起到電源輸出電壓,上升到穩定範圍內爲止的時間,以一輸出爲5V的電源爲例。啓動時間爲從開機起到輸出電壓達到4.75V爲止的時間保持時間爲電源從輸入切斷電源起到電源輸出電壓下降到穩定範圍外爲止的時間,以一輸出爲5V的電源爲例,保持時間爲從關機起到輸出電壓低于4.75V为止的時間,一般值爲17ms以上。


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