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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、高温步进试验、 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)之后所能输出的最大电流, 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量过高,模块的成本还可以降低。测试方法:将模块的输出限流点放开,按额定输出电流的5
2、%逐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%,合格,同时测试结果作为模块设计的依据(参考数据)c否则不合格。2,静态高压输入测试说明:在静态高压时,PFC电路实现了过压保护,此测试主要是评估一次电源模块在静态高压 情况下的可靠性。测试方法:A、按规格书要求将模块输入电压调整为最大静
3、态耐压点,运行 1小时。8从最大静态耐压点开始,以 10V/10min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最高静态极限输入电压。记录器件损坏情况,分析原因。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象,合格;否则不合格。在B类条件下,记录模块的最高静态输入电压,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,不作为判断是否合格的标准。3温升极限测试测试说明:温升极限测试是指在于模块过温保护失效的情况下,使模块损坏的最高环境温度, 测试的目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:将模块的温度保护装
4、置去掉,然后将模块置于温箱中, 模块的输入电压为最低电压,输出为最大功率点,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,分析故障点;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,如果两者相差为负,则表示温度继电器保
5、护 功能(或软件保护功能)没有作用,如果两者相差在610oC,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,以确认其裕量。测试产品在抵抗由于如高频 炉等设备产生的电网 EFT发生的累积失效的能力。测试方法:A、将EFT可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。8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)。G确认电源损坏部位,分析原因。判定标准:
6、EFT极限值大于规格书要求的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)检查,确保受 试验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) 试验结束后通过目测等手段检查机械性能(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:温度强化冲击试验的方法见下图:HT:高温箱温度,取 80度LT低温箱温度,取-45度Ncyc:循环次数,取 20TDt:样品在保温段的停留时间
7、,取4560minCt:高低温之间的切换时间(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低温箱温度LT保温时间Dt转换时间Ct循环次数Ncyc表贴元件制成板 130 - 70 30min < 5min 50T普通元件制成板 100 - 55 30min < 5min 50T整机 80 -45 45 65min < 5min 20T说明:如果制成板上既有表贴元件,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品体积的大小在4565min之间选择,体积小的短,体积大的长。温度冲击测试步骤:(1) 试验前对受试样品进行机械性能(外观和内
8、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) 将样品合理的布置于温度冲击箱中,样品和温度箱四壁间应留有足够大的空间, 以便于空气流通。(3) 按上表选择温度冲击试验条件。(4) 选定温度冲击试验从高温开始,按起动键起动温度冲击试验。(5) 试验进行设定的循环次数后自动停止。(6) 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 检查电气性能有无异常。(8) 如果样品发生上述的机械损伤或电气性能指标不符合相关规范,即认为样品也损 坏,详细填写试验记录表。(9) 对试验暴露的薄
9、弱环节进行分析,提出改进措施。(10) 对样品进行修复或改进,如没有出现损伤,应增加温度冲击量等级,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下限和产品损坏温度下限。6低温步进试验测试说明:验证样品正常工作温度下限和产品损坏温度下限。(1) 试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检查,确保样品 在进行试验前的机械性能和电气性能正常。(2) 试验过程中在保温一段时间(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查机械
10、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:低温步进试验方法见下图:试验条件:根据规格书,选择最低工作温度,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)和电气性能检查,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,不通电的状态下放置于温箱内,接好输入输出及测量引线,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
11、使温度达到均衡。(4) 将温箱温度达到设定温度情况后,样品在设定点保温至少15min,模块内部温度 和环境温度接近一致,本阶段温箱设定为等待模式。(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 现象详细填入记录表。(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
12、损坏极限,填写试验报告中极限温度, 即可停止试验,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低温极限。(8) 对样品进行失效模式分析,找到薄弱环节,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8出现非正常失效G与同类产品比较认为可以终止试验以继续改进需花费较大的成本,得不偿失注:(9)(10)可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 Wj温步进试验测试说明:验证样品正常工作温度上限和产品损坏温度上限。1)试验
13、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,确保样品在 进行试验前的机械性能和电气性能正常。(2)试验过程中在保温一段时间(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查机械性能(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:低温步进试验方法见下图:试验条件:根据规格书,选择最高工作温度,以+10度作为第一次步进的起点温度,然后每次增加10度,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)和电气性能检查,确保样品 在进行试验前的机械性能和电气性能正
14、常。(2)将样品在无包装,不通电的状态下放置于温箱内,接好输入输出及测量引线,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,样品在设定点保温至少15min,模块内部温度 和环境温度接近一致,本阶段温箱设定为等待模式。(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,并将观察到的现象详细填入记录表。(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
15、能监测,如发现 功能恢复正常,说明样品没有损坏,T-10度即为高温工作极限, 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, 即可停止试验,进行(8) 步。(7) 继续升温,重复(3)(7)步直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,找到薄弱环节,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、达到温箱的高温极限8出现非正常失效G与同类产品比较认为可以终止试验以继续改进需花费较大的
16、成本,得不偿失注:(9)(10)可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绝缘强度极限试验测试说明:测试样品所能承受的绝缘强度极限,得出极限数据。测试方法:在规格书规定的绝缘强度的基础上逐步增加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。记录内容:绝缘强度的极限值。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大于规格书的10%,合格;否则不合格。电源测试大全(二):可靠性测试导读以下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下将模
17、块输出短路,模块应能实现保护或回缩,反复多次短路, 故障排除后,模块应该能自动恢复正常运行。测试方法:A、空载到短路:在输入电压全范围内,将模块从空载到短路,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。让模块反复从空载到短路不断的工作, 短路时间为1s,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。8满载到短路:在输入电压全范围内,将模块从满载到短路,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。G短路开机:将模块的输出先短路,再
18、上市电,再模块的输入电压范围内上电,模块 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,让短路放开,判断模块是否能够正常工作。判定标准:上述试验后,电源模块开机能正常工作; 开机壳检查,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),合格;否则不合格。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(输入欠压点+5V)条件下,输入反复开关,测试电源模块反复开关机的性能。测试方法:A、输入电压为220V,电源模块快带最大负载,用接触器控制电压输入,合 15s,断开5s (或
19、者可以用 AC SOURCE行模拟),连续运行 2小时,电源模块应能正常工作;8输入电压为过压点-5V,电源模块带最大负载,用接触器控制电压输入,合 15s,断 开5s (或者可以用 AC SOURC进行模拟),连续运行 2小时,电源模块应能正常工作;G输入电压为欠压点-5V,电源模块带最大负载,用接触器控制电压输入,合 15s,断 开5s (或者可以用 AC SOURC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,合格; 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压点保护的设置回差,
20、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, 带载时欠压,断后,由于电源内阻原因,负载卸掉后电压将上升, 可能造成一次电源模块处于在低压时反复开发的状态。测试方法:电源模块带满载运行, 输入电压从(输入欠压点3V到(输入欠压点+ 3V)缓慢变化, 时间设置为58分钟,反复循环运行,电源模块应能正常稳定工作,连续运行最少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输入瞬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,因此在输入瞬态高压时,PFC电路可能会很快实现保护,从而造成损坏,测试一
21、次电源模块在瞬态情况下的稳定运行能力以评估可靠性。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合过压保护信号,输入电压从限功 率点加5V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。8额定输入电压,电源模块带满载运行,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/30s,共运行3小时。判定标准:一次电源模块在上述条件下能够稳定运行,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中,当输入电压跌落时,电源模块突加负载的极限情况是可能 发生的,此时功率器件、磁性元
22、件工作在最大瞬态电流状态,试验可以检验控制时序、限流保护等电路及软件设计的合理性。测试方法:A、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,输出调整在最大负载(最大额定容量,持续时间为500ms)、空载(持续时间为500ms)之间跳变,运行 1小时;8将输入电压调整为欠压点+ 5V (持续时间为5s)、过压点-5V (持续时间为5s)之 间跳变,输出调整在最大负载 (最大额定容量,持续时间为1s)、空载(持续时间为500ms) 之间跳变,运行1小时。判定标准: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
23、损坏情况,记录故障问题,以提供分析损坏原因的依据。导读高压空载运行是测试模块的损耗情况,尤其是带软开关技术的模块, 在空载情况下,软开关变为硬开关,模块的损耗相应增大。 低压满载运行是测试模块在最大输入电流时,模块的损耗情况,通常状态下,模块在低压输入、满载输出时,效率最低,此时模块的发热最 为严重。6高压空载,低压限流态运行试验测试说明:高压空载运行是测试模块的损耗情况,尤其是带软开关技术的模块,在空载情况下,软开关变为硬开关,模块的损耗相应增大。低压满载运行是测试模块在最大输入电流时,模块的损耗情况,通常状态下,模块在低压输入、满载输出时,效率最低,此时模块的发热最为 严重。测试方法:A将
24、模块的输入电压调整为输入过压保护点-3V,模块的输出为最低输出电压,空载运行,此时,模块的占空比为最小,连续运行2小时,模块不应损坏;8将模块的输入电压调整为欠压点+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大,连续运行2小时,模块不应出现损坏;G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;以将模块的输入电压调整为过压点-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
25、,连续运行 2小时,模块不应损坏。注意: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、毛刺和谐波情形下稳定运行能力。以下几种波形必须输入进行试验:(1) 毛刺输入测试波形电网的毛刺是电网中最常见的波形,毛刺的大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,基本上可以模拟电网中的毛刺输入,但还需做以下毛刺输入试验特点:电网尖锋有过冲并会跌落到 0V,过冲和跌落脉宽很窄, 一般不会大于100m§过 冲幅度一般不超过100V。跌落的相
26、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象。(2) 电压削波波形输入这种波形也是电网中很常见的,特点是:电网从不定的相位突然跌落到0V,然后直到下个半波开始才恢复。在 IEC1004-4-11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度开始跌落,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,而且在这种情况下, 模块的输入过电压保护线路不起作用,这种冲击对于有PFC的
27、电路是存在危险的。测试内容:a、在输入电压为180V,输出满载的情况下,用ACSOURCE 模拟该波形,要求180V工作3分钟,然后电压突然增加到380V,持续100ms,然后恢复到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 SOURCE!得输入电压为0V,持续5分钟,然后电压突然增加到380V,持续100ms,然后恢复到0V,让模块在这种情况下长时间工作 1小时,不应损坏。具体波形(a情况下的波形)如下:测试方法:利用ACSOURCE模块供电,模块满载输出;用ACSOURC蟆拟尖锋、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
28、稳定运行,试 验中注意X电容,辅助电源,软启动电阻等其他可能出现问题的地方。判定方法:在实际中可能出现尖锋、毛刺、谐波电压情形下能稳定运行,不损坏,合格;否则不合 格。8有源PFG性能测试测试说明:带有源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ACSOURCE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;测量 PFC开关管的电流和电压,验证在全电压范围和毛刺、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
29、。判定标准:PFC测试可以作为可靠性参考,出现严重问题时,应及时解决。9操作电压测试测试说明:电网中存在多种操作过电压, 其中最常见的时空载线路合闸过电压,这种过电压对模块的威胁也较大,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,原理如下:其中电感的参数为10mH(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8mHD电阻为79欧、电感为10mbR种情况的测试),电 容为16.7uF,测试波形如下(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,用来模拟在上电过程中,过电压对设备的损害程
30、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,重复频率为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端,重复频率为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,合格;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):白盒测试本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、磁性器件的测试、DC/DC反馈环测试、PFC性能测试等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
31、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;8静态的情况下,辅助电源的电压是否在全电压、负载内;G大动态的情况下,辅助电源是否正常;以启动过程中输出电压
32、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;K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= (BmarV1) /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
33、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。8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lomin , lonom、lomax,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
34、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)。G动态的情况下,辅助电源输出电压范围:用ACSOURC蠲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。DX关键点波形测试:分别在输入过压点-5V、欠压点+ 5
35、V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
36、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;8驱动电压;G驱动波形;以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,
37、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MOSFE或IGBT, MOSFE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5m& 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、
38、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PW旭片输出波形和驱动波形,确认驱动波形和PW嘛出波形一致。(4)驱动回路功率器件(MOSFE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
39、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
40、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勺主功率管、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;8满足电流降额要求;G满足温度降额要求导读功率半导体器件主要包括:DCDC勺主功率管、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
41、额和结温降额,故测试应在以下几个方面注意。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
42、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
43、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
44、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。8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
45、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。G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 T,则器件的最
46、高温升为:Tcasemax = Tenvmax + TTjmax = Tcasemax + P*RthTcasemax: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
47、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
48、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8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
49、求频段内的电感量,分步电容小,温升满足要求。前三 点由EMC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 T,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)。8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,
50、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。G在最低输入电压,最大输出功率情况下, 测试常温下的温升 T,应满足温升要求。以在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试最高工作温度下的温升 T,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
51、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。8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。G在最低输入电压,最大输出功率情况下, 测试常温
52、下的温升 T,应满足温升要求。以在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试最高工作温度下的温升 T,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。8在最低输入电压,最大输出功率情况下, 测试常温下的温升 T,应满足温升要求。以在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试最高工作温度下的温升 T,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
53、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。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
54、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。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
55、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:1050mV (视测试点噪音而定)2副边限流环测试信号:510mV (视测试点噪音而定)2当输出电压高于 42V时,TEST端和REFREREC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。2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2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
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