(下)开关电源42项测试之--白盒测试类,常规测试类

电源联盟2020-09-15 13:39:11

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开关电源42项测试之--白盒测试类,常规测试类

接上期:(上)开关电源42项测试之--极限测试类,可靠性测试类!

三、白盒测试 

1 辅助电源测试

测试说明:

电源中辅助电源有重要意义,电源模块的正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,因为即使在输入电压超限的条件下,辅助电源还要正常工作,以实现正常的保护逻辑,而且功率器件的驱动,控制芯片的工作都要靠辅助电源来保障,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,必须稳定可靠,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;

B、静态的情况下,辅助电源的电压是否在全电压、负载内;

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,384X Isence端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;

H、芯片的工作主要参数,如工作电压、功耗等。

针对这些问题,需要测试相应项目:

A、启动电阻和限流电阻测试

启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-V1)/R,其中Vmax为辅助电源在各种情况下最大的输入电压,V1为辅助电源控制芯片(UC384X)正常工作电压,计算出来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下,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=120oC),如果在常温下测试,测试温升需要转换到最高工作环境温度。

限流电阻的功率也要满足降额的要求,用示波器测试正常情况下,满载开机,满载关机情况下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下要满足降额要求。

B、静态的情况下,输出电压范围测试

测试模块输入电压分别为Vinmin,Vinnom,Vinmax和输出Iomin,Ionom、Iomax,输出限流点,输出深度限流状态下的辅助电源每一路输出电压,要求每一路输出电压在每一种情况下都保持稳定,而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求(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,模块都能正常工作)。

C、动态的情况下,辅助电源输出电压范围:

用AC SOURCE调节模块的输入电压和输出负载同时跳变(输入电压在最高电压和最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20us对应1A),在这种情况下,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,而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求。

D、关键点波形测试:

分别在输入过压点-5V、欠压点+5V启动时测试输出电压波形,3844 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下(包括输入动态,输出动态的情况下),各个关键点的波形测试。

E、输出电压纹波测试:

输出额定线形负载情况下,用测试电压纹波的方法测试输出电压波形,其纹波P-P值应小于5%输出电压。

判断标准:

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,在工作范围内辅助电源电压正常,在异常电压输入范围辅助电源正常(在电源能够实现保护的范围内正常),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是电源可靠性的重要保障,好的驱动方式能够实现有效的开通和关断,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),并注意以下问题:

A、驱动电路分析;

B、驱动电压;

C、驱动波形;

D、瞬态情况下驱动波形;

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)驱动电路分析

审核驱动电路方式,无论变压器隔离驱动和集成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,一般情况下GS应有稳压管,分析驱动电路,确认电路设计合理性。

(2)驱动电压

目前,公司的大部分的开关管都是使用MOSFET或IGBT,MOSFET和IGBT的驱动都是使用电压方式,高的驱动电压会击穿栅极,测试在空载、半载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流跳变、空载到深度限流跳变(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,tr和tf为1A对应20us),空载到短路及输入电压为最低、额定、最高,从最高电压到最低电压跳变(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

测试在空载、轻载、半载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流跳变、空载到深度限流跳变(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,tr和tf为1A对应20us),空载到短路及输入电压为最低、额定、最高,从最高电压到最低电压跳变(跳变时间为50ms)条件下的驱动波形,波形的上升和下降沿应平滑,且满足效率和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,EMI会较大),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。

(4)驱动回路

功率器件(MOSFET和IGBT)驱动电源要求低的阻抗特性,驱动回路面积尽可能小,驱动线尽量短,且驱动回路必须与功率回路分开。

(5)瞬态状态下的波形

在瞬态条件下,如开关机、输出突加负载、突减负载,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,短路开机,输出短路放开的情况下驱动正常。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,捕捉模块上电过程、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,同时最好工作在芯片资料推荐的工作电压下,任何情况都不能出现超过芯片工作电压范围的电压芯片供电。

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的夸接二极管等。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,需要考虑合理的电流、电压降额和结温降额,故测试应在以下几个方面注意:

A、满足电压降额要求;

B、满足电流降额要求;

C、满足温度降额要求

测试方法:

A、测试功率半导体器件在最恶劣条件下的Vds电压波形,确定最高电压和最大尖锋电压。由于Vds的电压比较高,而且最大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300V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100M或50M,测试的波形不会失真),当电压尖锋大于300V时,测试以高压无源探头的测试结果为准(带宽为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,主要测试在动态情况下的电压应力(因为稳态情况下的电压应力较小),具体的测试条件如下:

(1)输入电压为最高电压,分别测试输出空载、满载、限流状态、空载满载跳变、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压下重新以上的测试。记录测试的最大应力,记录超标的电压波形。

(2)输入电压在最大电压和最下电压之间跳变(跳变时间为20ms)分别测试输出空载、满载、限流状态、空载满载跳变、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)模拟系统上运行的情况测试下,在系统上,当模块处于浮充状态,监控使模块变为均充,这时由于模块电压上升速度不一致,导致电压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回缩(电压高于短路回缩点),这是模块的应力比较大,肯可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100A的模块和25A模块(或50A模块)并联,然后带100A的负载,调节100A模块的输出电压为43A,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100A的负载,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载而又不让模块回缩,测试这时的电压应力。具体可以根据实际的使用电路分析和测试分别模块的最大电压应力。

B、电流应力测试

测试功率器件载最恶劣条件下的Ids电流波形,确定最高工作电流和最大尖锋电流,具体的测试条件如下:

(1)输入电压最低电压,输出电压为最大,分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、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5ms,tr和tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器件的电流应力。

(2)输入电压载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5ms,tr和tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器件的电流应力。

具体可根据实际使用电路分析和测试,分别求出使用的最大额定电流。

C、温度应力

分别测试功率器件的最高温升,温升应该满足降额要求。测试最高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ΔT,则器件的最高温升为:

Tcasemax = Tenvmax +ΔT

Tjmax = Tcasemax + P*Rth

Tcasemax: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

测试时,温度测试必须在最高的环境温度下测试。

测试的条件为:输入温最低的输入电压,输出为最大功率(最高的输出电压,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。

判断标准:

(1)对于电压应力,在各种条件下,满足测试的最大Vds小于器件的额定工作电压,合格;如果测试的最大Vds大于器件的额定工作电压,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》,合格,否则不合格。

(2)对于电流应力,在各种条件下,满足测试的最大电流小于器件的额定工作电流,合格;如果测试的最大电流大于器件的额定工作电流,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》,合格,否则不合格。

(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,符合上述说明,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、变压器、滤波电感、输出共模电感、驱动变压器、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要关注以下几个方面:

A、是否存在饱和现象

B、温升是否满足要求,磁性温升是因为铁损(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、非晶态合金等,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特性有较大的变化,因此最恶劣的条件下的验证是必要的。

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)条件下的温升ΔT,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,虽然一般PFC控制芯片具有限流作用,但是电感的饱和降引起严重温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,最大功率输出时的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-5V(持续时间为200ms)之间跳变,输出调整为最大线形负载时,测试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。同时,需要在最低输入电压时分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流、空载到深度限流,电感电流的波形,判断是否能够满足要求。

C、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试常温下的温升ΔT,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ΔT,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,一般双极性变压器(如全桥、半桥、推挽等开关电源变压器),单端正激类变压器,单端反激类变压器类型,且与具体采用的复位技术有关。

变压器的饱和温升问题是值得注意的问题,可以从以下方面考虑:

A、变压器最大输入电流(变压器输入电压最低,输出功率最大)情况下的电流波形不应出现异常的上翘。

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)之间跳变,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,需要在最低输入电压时分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流、空载到深度限流,电感电流的波形,判断是否能够满足要求。

C、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试常温下的温升ΔT,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ΔT,与常温比较无太大差异,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直流状态下,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最恶劣的情况下不出现饱和现象,温升满足要求。

A、电感中流过最大电流(电流输出处于限流状态,输出最大电流时)情况下的电流波形不应出现异常的上翘。

B、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试常温下的温升ΔT,应满足温升要求。

C、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试常温下的温升ΔT,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ΔT,与常温比较无太大差异,且磁心温度不会超标。

判断标准:

(1)测试中电感或变压器中电流在最恶劣状况下不会出现饱和;

(2)常温下的磁性元件温升和最高工作温度下的温升现象;

(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面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),任何情况下,表面温度不能超过110度;对于绝缘等级F(155度),任何情况下,表面温度不能超过135度;对于绝缘等级H(180度),任何情况下,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。

5 DC/DC反馈环测试

测试说明:

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。在闭回路下测得的系统开环传递函数,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。由于温度对环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、低温和湿度下进行环路测试。

测试方法:

一般的,测试接线图如下图所示:

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的矢量相除可以直接得出:T/R=-Y/Z=-G1G2H,固定引进180度相移,因此在HP4149的BODE图上,可以得到增益为0dB处的相位为相位裕度,在相位为0deg处的增益为增益裕度。

参数设置为:

电压环测试信号:10~50mV(视测试点噪音而定)

副边限流环测试信号:5~10mV(视测试点噪音而定)

当输出电压高于42V时,TEST端和REFRERECE端要用分压电路分压到42V之内,同时测试信号也要相应增大,增大的倍数为:1/分压比。

在扫描频率范围为:10Hz~开关频率

在全输入电压,全负载范围内测试系统的稳定性

测试判据:

输入电压,输出电压,负载、温度、湿度等都将影响环路的稳定性,在不同温度(高温、低温和常温),不同输入电压(最高、最低和额定),不同输出负载(最小负载为5%额定负载、半载、满载,对于空载的要求,不能有啸叫声),不同输出电压(额定、最高、最低)各种情况下组合,所有测试结果同时满足相位裕度在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技术随着对电流谐波的要求将日益应用广泛。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,输入电压范围较小,功率也较小(一次电源主要使用的是UC3854)。

PFC中要考虑的问题主要有以下几个方面:

A、额定输入,额定输出状况下的谐波能否满足标准要求;

B、驱动是否正常;

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,缺口和畸变的适应性;

H、功率器件使用的合理性;

I、PFC环路设计的合理性;

J、输入电压跳变,输出负载跳变;

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

输入电压谐波满足要求时,使用功率分析仪测试额定输入额定输出条件下输入电流谐波是否满足IEC1000-3-2要求。

(2)驱动电路的测试

见规范驱动电路分析及其波形测试。

(3)磁性元件测试

见规范磁性元件测试。

(4)电流波形细节观察

电流波形细节观察能够发现设计的不合理,使用HP4149A示波器,用电流枪测试输入电流波形,展开观察正常情况下的电流波形,不应出现异常的脉冲宽度变化。在输入谐波及电压中断、跌落和缓慢变化时,电流不会出现异常,PFC电压正常,功率器件电流和电压耐量符合要求;输入电压尖锋、缺口和畸变时,PFC电压正常,功率器件电流和电压耐量符合要求。

(5)输入电压谐波的适应性

A、输入电压频率30Hz时,PFC工作无异常,能稳定运行;

B、在3次谐波条件下,PFC稳定运行,电流波形无异常畸变;

C、在输入电压为最高和最低时,A,B条件下PFC能稳定运行;

D、输入THD《40%(包括3次、5次、7次、9次)时在输入电压为最高和最低时PFC能稳定运行;

E、输入电压从最高到最低缓慢变化,中断和跳变时,PFC能稳定工作;

(6)输入电压的中断,跌落和缓慢变化的适应性

A、额定输入条件下,输入电压的中断、跌落和缓慢变化时,PFC输出电压及输入电流是否正常;

B、输入电压在最低、最高的中断、跌落,以及从最低到最高的缓慢变化和跳变,PFC能稳定工作。

(7)输入电压尖锋、缺口和畸变的适应性

A、额定输入时,小于峰值1.5倍电压尖锋(每周期≤3个,从0值算起,《2ms),100%的电压缺口(每周期≤3个,《2ms),PFC工作正常;

B、输入电压最高和最低时,小于峰值1.5倍电压尖锋(每周期≤3个,从0值算起,《2ms),100%的电压缺口(每周期≤3个,《2ms),PFC工作正常。

(8)功率器件使用的合理性

见功率器件应力测试。

(9)PFC环路设计的合理性

A、电路分析

PFC控制有自己的特征,是一个双环控制系统,其设计有相应特征,对比采用电路和典型,分析设计的合理性。

B、反馈环测试见DC/DC的环路测试

C、动态响应测试

PFC输出电压接高压电子负载:

I、作25%-75%的动态响应,输出电压变化《5%;

II、100%突加负载和100%卸载试验,输出电压变化《10%;

III、输出额定负载,输入在最大电压和最小电压之间跳变,PFC不应出现保护现象。

(10)输入电压跳变,输出负载跳变的适应性

将输入电压调整为在欠压点+5V(持续时间为5s)过压点-5V(持续时间为5s)之间跳变,输出调整在最大线形负载(持续时间为500ms)、空载(持续时间为500ms)之间跳变。

在上述条件下,应能稳定运行,不出现损坏或其他不正常现象,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。

(11)瞬态高压输入

A、额定电压输入,用双踪示波器测试输入电压波形和过压保护信号,输入电压从220V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、输入额定电压,带最大线形负载运行,在输入上叠加300V的电压跳变,叠加的周期数为(n-1),叠加频率为1次/3分钟,共运行2小时。

在上述条件下,应能够稳定运行,不出现损坏或其他不正常现象,合格;否则不合格。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

四、常规测试

1 输入电压范围和过/欠压点,以及半载转换点

测试说明:

交流输入(单相)电话范围:额定值的85%~110%范围内应能正常工作;交流380V输入(三相)变化范围:额定值的85%~110%范围内应能正常工作。

输入在额定值的85%和110%时,满载应能起机满载:即输入的过/欠压恢复点应整定在额定值的85%~110%之外(或在给定的输入电压范围之外)。

对于我公司的一次电源产品,模块的输入电压范围规定为欠压保护点和过压保护点之间,在该输入电压范围的下限点上,不要求模块能够起机。

对于三相模块,过压保护点为过压保护时,三相电压中最高一相的电压值,欠压保护点为模块欠压保护时,三相电压中最低的一相电压值。注:此范围应为满足的基本指标(电力电源:DL/T 781;通信电源:YD/T 731标准),具体范围以规格书和企业标准为准。

测试方法:

采用纯净电压源(一般要求电源的畸变度不超过5%,可以采用AC SOURE作为纯净电压源),调节交流输入电压为220V,让模块起动并正常工作。

额定输出最小负载下,调节交流输入电压,使其逐步升高,直到模块输入过压报警关机,记录此电压值为过压保护点;在调节交流输入电压,使其逐步降低,直到模块重新开机正常工作(注意:因为模块恢复工作的时候,需要时间,为了能够准确的找出恢复点,在输入电压接近恢复点的时候,需要较小的步长调节输入电压,每调节一个值需要延时一定的时间,判断模块是否恢复),记录此值为交流输入过压恢复点。

额定输出满载下,调节交流输入电压,使其逐步降低,直到模块输出欠压报警关机,记录此电压值为欠压保护点;再调节交流输入电压,逐步升高输入电压,直到模块重新开机正常工作(注意:因为模块恢复工作的时候,需要时间,为了能够准确的找出恢复点,在输入电压接近恢复点的时候,需要较小的步长调节输入电压,每调节一个值需要延时一定的时间,判断模块是否恢复),记录此值为交流输入欠压恢复点。

注意:对于限功率模块,在额定输出半载下测试模块输入欠压点。

先让模块在额定输入情况下带满载正常工作,调节输入电压,使其逐步降低,直到模块限功率输出(一般是半载限流输出),记录此时的输入电压为半载转换点。然后调节输入电压,使其逐步增加,直到模块能够恢复到满载输出,记录此时的输入电压为半载转换恢复点。

判断标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

2 负载效应、源效应和稳压精度

测试说明:

负载效应:交流输入电压为额定输入电压,因为变换负载引起的输出电压波动不超过输出电压整定值的±0.5%。

源效应:额定输出电流(额定负载)的情况下,输入电压变化(在允许满载输出的输入电压范围内)时引起输出电压的波动,要求电压调整率不超过±0.1%。

稳压精度:不同交流输入电压和负载进行组合,各种情况下的直流输出电压与输出电压的整定值的差错不应该超过输出电压整定值的±0.6%(对于24V输出的模块,要求不能超过输出电压整定值的±1%)。

此标准为应满足的基本指标(731标准),具体范围以规格书和企标为准。

测试方法:输入电压为额定值,输出电流在5%~100%变化,记录5%负载时的输出电压V1,负载50%的输出电压V0,负载100%时的输出电压V2。

计算取(V2-V0)/V0,(V0-V1)/V0中较大者。

源效应:

调节输出电流,使模块满载输出;调节输入电压在全输入电压范围内变化,记录额定输入时的输出电压V0,下限输入电压时的输出电压V1,上限输入电压时的输出电压V2。

计算取(V2-V0)/V0,(V0-V1)/V0中较大者。

对于超宽电压模块,测试时输入电压上下限定为系统过压保护点和模块低压输入开始限功率点的输入电压。

稳压精度:

测量额定输入电压和半载整定电压V0,输入在最低输入电压到最高输入电压在额定值变化,负载电流在5%~100%范围内变化时测定输出最大偏离(相对整定值电压)时的电压值V1;计算(V1-V0)/V0,即为稳压精度。

注:为了提高测试效率,稳压精度、负载效应、源效应可以一起测试,测试时,按照附录的测试表格测试相关的量,最后按照各自的计算方法计算即可。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

3 输出电压范围和输出过欠压点

测试说明:

在额定输入电压,各种负载输出的情况下,分别调节输出电压,测量输出的电压调节范围(对于软件调压的模块,可以通过监控单元调节,对于非软件调节的模块,可以通过调节均浮充电压的微调电阻调节)。

在额定输入电压,空载输出的情况下,测量输出欠压告警点,欠压告警恢复点和输出过压点。输出过压时模块应能锁定输出。

具体指标见规格书或企标要求。

测试方法:

输出电压范围:

调节输入电压为下限值(对于限功率模块,为满功率输入电压的下限值),调节输出电流为额定输出电流,调节输出电压,记录输出电流为额定值时的最高输出电压就为直流输出电压的上限;

调节输入电压为上限值,调节输出电流为5%额定电流,调节输出电压,记录输出电流为5%额定值时的最低输出电压为输出电压下限。

输出过欠压点:

调节输入电压为额定值,调节输出为空载,调节输出电压,直到出现模块输出欠压告警,此时的输出电压为输出欠压点。然后调节输出电压,使其慢慢地增加,直到模块的欠压告警消失,此时的输出电压点就为欠压恢复点。(注意:目前公司大部分的模块都没有输出欠压保护功能)

调节输入电压为额定值,调节输出为空载,用可调电压源串联二极管接到模块的输出端(二极管是为防止模块的电压反灌到直流电压源导致直流电压源损坏),调节直流电压源,使其电压增加,直到模块输出过压关机,此时模块输出端的电压为输出过压点。(注意:直流电压源的输出不是模块的输出过压点),过压后,关掉直流电压源,观察模块是否能自动恢复;如果模块无法自动恢复正常,关断交流电,让模块所有的显示熄灭,然后重新上电,观察模块是否能够正常工作。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

4 起动冲击电流

起动重界电流指起机时电网对模块输入电容充电的电流,在有些情况下,由于X、Y电容造成的尖锋电流其脉宽窄(一般小于0.5ms)不记为冲击电流。

在额定输入电压,输出电压为浮充上限值,满载输出的情况下,测量输入的起动冲击电流,要求输入起动冲击电流峰值≤额定输入条件下最大稳态输入电流有效值的150%。

具体指标见规格书和企标要求。

测试方法:

在额定输入电压,输出电压为浮充上限值,满载输出的情况下,测量输入的起动冲击电流,利用电流探头和示波器的触发功能,测量输入的冲击电流,至少测试5次,取最低的一次作为测试结果。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

5 开关机过冲

测试说明:

输入全电压范围,输出各种负载条件下,要求开关机过冲电压幅度≤输出整定电压值的±10%。

具体指标见规格书和企标的要求。

测试方法:

在输入全电压范围,输出各种负载条件下(选取最低输入电压,最高输入电压及额定输入电压和5%负载,50%负载及100%负载的各种组合情况条件),用模块前空开作为开关,利用示波器触发功能测量输出电压在开机时的过冲波形和关机时的过冲波形。然后用示波器的测量功能(measer-》select measure-》overshot),直接读出开关机过冲幅度,要求开关机过冲幅度均不能超过输出整定电压值的±10%。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

6 负载动态响应

测试说明:

输入、输出电压为额定值,输出负载在额定值的25%-50%-25%和50%-75%-50%变化,恢复时间≤200us时,输出电压的超调量≤输出电压整定值的±5%;恢复时间》200us,输出电压的超调量≤输出电压整定值负载调整率(即要求不能够超过输出电压整定值的±0.5%)。

注:恢复时间是指直流输出电压变化量上升至大于稳压精度处开始,会至小于等于并不超过稳压精度处止的这段时间。

具体要求见规格书和企标要求。

输入为额定电压,输出整定在屋顶之,利用电子负载的恒流模式设置跳变来实现输出负载的跳变(跳变时间为5ms,如果5ms内,模块无法回复到稳态,需要让跳变时间加长,让模块能够达到稳态。tr和tf按照20us对应1A来设置,如100A的模块,负载从25A跳到50A,跳变25A,tr和tf就是500us左右),对于某些大功率模块,可采用并联固定负载的方法实现如50%到75%负载跳变,可以用50%固定负载,再用电子负载实现0到25%跳变,用示波器测量输出电压的变化。(注意:测试时,示波器采用交流耦合方式,触发方式可以用Auto或者normal,时间为ms级,就能够很快的把波形捕捉到)

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

7 缺相和相不平衡测试(仅对三相输入电源有效)

测试说明:

断开电网的任一相,模块应该能够关机或保护且显示缺相并报警;缺相恢复后模块应能够自动恢复。

三相电网出现相不平衡时,相不平衡电压达到规格书或企标的规定时,模块应能够关机保护且显示报警;相不平衡恢复后模块应能够自动恢复。

具体要求见规格书和企标要求。

测试方法:

利用三相AC SURCE电源对模块供电,调节三相电压源为额定输入电压,模块为额定输出电压和额定输出电流(如果AC SOURCE功率无法带满载,可以相应减少一些负载),分别实现缺相,恢复,测试模块的缺相保护功能。

调节三相电压源为额定输入电压,模块为额定输出电压和额定输出电流,分别调节某相电压逐渐下降(其余两相为额定输出电压,测俩嘎三相电压),直到模块关机保护,并由相应报警,在逐渐升高该相电压,模块能自动恢复。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

8 输出外特性

测试说明:

测试模块在额定输入电压,浮充状态下的输出外特性曲线(输出电压/输出电流关系曲线)。

测试方法:调节输入电压为额定电压,输出电压为浮充电压,输出负载为空载,不断的增加负载(步长可以根据不同的模块而不同,容量小的模块步长可以稍微的小一些),记录在每一个输出负载下,模块的输出电流和输出电压,当模块输出到了限流以后,继续增加负载和记录模块的输出电压、电流,直到模块的输出小于10V为止,测试完毕以后,画出模块的输出电压和电流的关系曲线,就是输出外特性曲线(为了保证测试的准确性,要求测试点必须多于15个)。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

9 效率和功率因素曲线

测试说明:

常温下,测试额定输入电压,输出为浮充电压时,从轻载到满载时的效率曲线和功率因素曲线。测试满载输出,输入电压从最低到最高范围内变化时的效率曲线和功率因数曲线。结果作为热设计的参考,和作出电压的损耗曲线。

具体要求详见规格书或企标的规定(规格书和企标一般只规定额定情况下的功率因数曲线)。

测试方法:

调节输入电压分别为额定电压,输出为浮充电压,调节输出负载,分别记录输入功率,输出功率(输出功率和输出电流),输入功率因数。计算效率并得出效率和功率因数曲线(测试的点必须多于10个,以保证曲线的精度)。

调节输出为满载,输入电压从最低到最高变化,分别测量输入功率、功率因数、输出功率,计算效率,作出效率和功率因数曲线。

注意:1. 测试时,先让模块带满载工作半小时后进行测试;2. 测试输出电压摇要用FLUKE45,测试输出电流要用0.2级的分流器,以保证测试的准确性。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

10 模块内监控电压的设置精度

测试说明:

对于内部有监控控制的模块,当用监控测试软件(或者监控单元)设置模块的输出电压时,设置值与模块的实际输出电压之差应效应±0.1V,具体参数参见产品开发规格书。

调节模块的输入为额定电压,输出负载为半载,通过ADAM模块或OCI-6模块(或其他的485与232转换的设备)将待测模块与计算机相连,打开监控测试软件,调测计算机与模块之间的通信,使之正常,用计算机调节模块的输出电压,从规格书要求的最低输出电压开始调节到最高输出电压,步长为1V,同时测量并记录模块的实际输出电压(测试时用FLUKE45,以保证测试精度),计算实际输出电压与设置电压之差应小于规格书的要求。

注:同样也可以通过监控单元进行设置输出电压,测试输出电压和设置电压之间的差别。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格.

11 模块内监控温度测试精度、风机调速、过温保护测试(使用于有以上功能的模块):

测试说明:

测试精度:

对于模块内有监控测量温度功率的软件,用监控测试软件测量模块的测温精度应满足规格书的要求或企标的要求,一般要求小于2度。

风机调速:

对于风冷模块,如果才哟嘎了软件调速技术,那么模块的风扇调试过程必须满足规格书或企标的要求。

过温保护:

对于有过温保护的模块,模块的过温保护点和恢复点必须满足规格书或企标的要求。

测试方法:

以上三个测试项目可以同时进行测试,测试方法如下:

首先,打开模块,将单点测温仪或多点测温仪的其中一根热电偶粘在模块的测温点(注意:热电偶必须粘在温度探头靠近温度测试IC的部分),将模块按照好;然后,用万用表的直流电压档接在模块的风扇工作电压的测试点上,以便测试你可风扇的工作电压;调节模块的输入电压为额定值,输出负载为空载,接上监控单元,使得模块跟监控单元之间通讯正常。

调节模块的输出负载为满载,让模块工作,模块温度不断的上升,记录监控单元显示的模块温度和测温仪的测量温度,记录步长为1oC,两者之差即为测温精度。同时观察风扇的电压,记录风扇起转的电压以及对于的温度,以及记录风扇的不同的档位上的温度和对应电压;为了让模块能够达到过温保护点,可以用一个电风吹,用热风不断的吹模块的散热片,使得模块温度迅速上升,直到模块过温保护,记录过温报表的温度点;过温保护后,模块关机,温度下降,直到模块恢复正常工作,记录此时温度点即为过温恢复点。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

12 模块内监控电压和监控电流测量精度测试

测试说明:

对于内部有监控控制的模块,当用监控控制软件测量模块的输出电压和输出电流时,监控电压测量精度应≤0.1V,监控电流测量精度应≤±2A。具体指标详见规格书或企标。

测试方法:

监控电压测量精度:输出负载为50%负载,用监控测试软件(或监控单元)调节模块的输出从最低直到最高值之间变化,步长为1V,用万用表FLUKE45测量模块的时间输出电压值,将该值与监控测试软件(或监控单元)上测量的电压值进行比较,两者之差为ΔV,监控电压测量精度按以下公式计算:

监控电压测量精度=ΔV/模块实际输出电压。

监控电流测量精度:输出电压为浮充电压值,从最低负载开始按适当的步长调节负载(测量点不少于15个点),使输出电流逐步增加到最大输出电流,用0.2等级的分流器和万用表FLUKE45测量模块的实际输出电流值,将该电流值与监控测试软件(或监控单元)测得的电流值相减结果为ΔI,监控电流测量精度按如下公式计算:

监控电流测量精度=ΔI/额定输出电流。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

13 均流性能测试

测试说明:

测试模块并机工作时的均流性能。并机工作时应能做到按比例均分负载,模块在50%-100%表称输出电流范围内其均分负载的不平衡度不得超过直流输出电流表称值的5%。注意试验中不应出现电压攀升现象,输出电压不超过企标或规格书的要求。

具体指标见规格书或企标。

测试方法:

(1)分别在半载下整定模块输出电压,使两模块输出电压存在电压差(电压差为模块额定输出*稳压精度,一般要求0.3V),两模块输出并联,插上均流线,并机工作;负载在全范围变化,用0.2等级的分流器分别测量并记录两模块的输出电流,以测量模块的均流性能。均流度的计算公式如下:

[I1-(I1+I2)/2]/IE, I2-(I1+I2)/2]/IE

取两者中较大的为均流度。其中I1为模块1的实际电流,I2为模块2的实际电流,IE为模块的额定电流。

(2)调节两模块的压差,直至两模块的电流差达到5%(刚刚达到均流的要求),断开均流,测量两模块半载下的电压值,将两电压相减得到的电压差ΔV就是模块不均流的最小电压差(也就是说,当模块之间的电压差超过ΔV,模块就不均流)。假如电压差ΔV小于(模块额定输出*稳压精度),则模块在实际的使用中,会存在不均流的情况。

(3)均充电压下,测量两模块的电流值,应能均流,模块输出电压稳定,不应出现振荡或啸叫等现象。

应注意试验过程中一个模块关机,另一个模块反复开关情况下,是否出现不正常现象。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

14 限流及短路性能测试

测试说明:

(1)限流

在全输入电压范围内,模块输出负载增加时,模块进入限流状态应能保持输出电流稳定,输出电压下降(注意模块的回缩现象)。

模块限流特性为分档限流和无级限流,具体见规格书或企标。

(2)短路

在深度限流时的特定影响模块的开机和短路性能,应充分注意;深度限流的特性属于那一种A:回缩 B:恒流 C:外拖

测试方法:

(1)在额定输入电压,额定输出电压状态下,不断增加输出负载,当输出电压超过规格书或企标规定的稳压精度范围,输出电流基本不变时的电流为限流点;变换输入电压,在最高工作电压和最低工作电压(保证满载输出的最低工作电压)下,重复测试限流点。

对于设计为输出限功率模块或低压输入时输出限功率模块应充分注意其特性,试验时根据规格书或企标的要求加以修正。

(2)在深度限流时,输出电压低于某一值时,继续减小输出负载电阻值,测试输出电流变化,区分短路的特性;特别注意有外拖特性的电源其外拖电流值与输出整流二极管的选取要一致。有输出短路要求的电源应注意,对采用初级限流特性的电源短路时存在振荡现象,有输出短路要求时,在各种电压条件下多次短路不应损坏,长时间短路电源应能稳定工作在短路回缩点。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

15 限流精度测试

测试说明:

对于无级限流模块,模块的输出电流限流点可以通过监控单元或后台软件进行调节,限流调节步长和限流精度参见产品开发规格书或企标。

测试方法:

调节模块的输入为额定输入,模块的输出电压为浮充电压,输出带108%的负载,用监控测试软件或监控单元从最大电流点开始以规格书规定的步长调节模块的限流点(如果规格书没有规定步长,可以根据实际情况选择一定的步长,但是保证测试点不少于10个),用0.2等级的分流器测量模块的实际输出电流,并计算模块的输出电流和后台软件或监控单元设置的限流点之差值,该值应小于产品开发规格书或企标规定的精度要求。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

16 起动时间

测试说明:

在额定输入电压、输出电压和额定负载条件下,模块从交流输入电压开始输入到输出电压上升到稳定的额定输出电压为止的时间,就是起动时间,一般要求为3~8s。

具体指标见规格书或企标。

测试方法:

调节模块的输入电压、输出电压为额定值,输出负载为满载,合上交流输入空开,用双通道示波器分别测量输入电压和输出电压(注意应有一个通道采用高压隔离探头,避免输入和输出共地导致对模块的不良影响),测试输入电压建立和输出电压上升稳定到额定输出电压的时间为起动时间。测试时,可以采用触发方式,或者使用非触发方式,采用适当的量程,捕捉从起动到输出电压稳定的整个过程的波形,然后用示波器的cursor功能测试输入电压建立和输出电压上升到额定输出电压的时间,就是所需测试的起动时间。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

17 温度系数测试

测试说明:

测试在不同环境温度,额定输入电压,额定输出电压,满载输出情况下的电压漂移,要求在规格书或企标规定的工作温度范围内,温度系数不超过0.2%o/oC(如果指标有变化,以规格书或企标为准)。

测试方法:

分别在不同温度上限和温度下限的环境温度下,测试额定电压输入、额定电压和额定电流输出情况下的输出电压(稳定后)V1和V2,计算温度系数

|(V1-V0)/(V0*(T1-T0))|,

|(V2-V0)/(V0*(T2-T0))|,取较大值。

V0、V1、V2分别为常温、高温、低温额定输入负载时输出电压,T0、T1、T2分别为常温、高温、低温时环境温度。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

18 负载突变特性

测试说明:

测试以下负载突变情况下的输出特性

(1)模块输出突加,突减负载

(2)输出从限流态到恒压的转换

(3)输出从空载到短路

(4)短路开机后放开

(5)负载在空载到满载多次跳变

(6)从深度限流到空载多次跳变

测试方法:

(1)输出从空载突加100%负载,输出从满载到空载(跳变时间5ms,Tr和Tf为1A对应20us),测试输出电压波形。模块不应出现振荡,输出电压的过冲不超过整定值的10%。

(2)调节输出从5%负载到110%负载之间跳变(跳变时间5ms,Tr和Tf为1A对应20us),模块从限流态到恒压态的转换过程应平缓,不应有异常的啸叫。

(3)各种输入电压下(低压、高压、常压),输出多次(大于3次)从空载到短路,电源不应损坏。

(4)输出短路后开机,模块应能稳定在短路回缩点,不损坏;放开短路后应能稳定起机,正常工作。

(5)开机后,用示波器监测输出电压,输出在5%负载到满载多次跳变,然后切换到满载后,输出应稳定到额定输出电压范围,不应出现振荡等其他现象。

(6)开机后,用示波器监测输出电压,输出在空载到深度限流多次跳变,输出应稳定到额定输出电压范围,不应出现振荡等其他现象,不应出现损坏的现象。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

19 温度保护性能(对于自然冷却的模块使用)

测试说明:

对于自然冷却模块,测试温度保护设计的正确性。过温保护点和恢复点必须能够满足规格书或企标的要求。

测试方法:

方法一:模块置于高温箱中通电运行,同时测试模块测温点的温度。高温试验后以2-5oC不断升高高温箱温度,并保持一段时间直到模块过温保护,记录此时的温度,过温保护前模块不应损坏;降低高温箱温度,模块温度降低后,应能自动开机,记录模块恢复工作时的温度,即为过温保护恢复点,恢复点和过温点之间必须有回差,回差应满足规格书或企标的要求。

方法二:将热电偶粘在模块的温度探头的地方,测试模块的温度,调节模块的输入输出,使得模块在额定的情况下工作,这时候,通过吹风机用热风吹散热片,使得模块的温度不断升高,直到模块过温保护,记录此时的温度,就是模块的过温保护点,模块过温保护前,模块不能损坏;此后,停止吹风,让模块的温度下降(以可以用风扇吹,加速模块温度的下降),模块恢复应该能够自动恢复工作,记录模块恢复工作时的温度,即为过温保护恢复点,恢复点和过温点之间必须有回差,回差应满足规格书或企标的要求。

方法三:拔去温度探头,换上可调电阻,调节可调电阻,改变温度采用电路的输入电压,模拟温度的变化,通过监控单元或后台软件读取温度的数值,调节可调电阻,模拟模块温度不断上升的情况,直到模块过温保护,记录此时的监控单元或后台软件显示的温度,就是过温点。此后调节电位器,让模块的温度下降,模块恢复应该能够自动恢复工作,记录模块恢复工作时的温度,即为过温保护恢复点,恢复点和过温点之间必须有回差,回差应满足规格书或企标的要求。

判定标准:

符合测试说明,合格;否则不合格。

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