电源评估方法

1、电源评估方法目录1.0目的620适用范围630评估项目64.0评估所用仪器、设备65.0静态电气性能评估-75. 1输出稳压、电压及负载调整率、噪声、效率75.2启动电压及最大输入电流85.3容性负载幵机85.4电压漂移实验96.0动态电气性能评估96 . 1启动冲击电流-106 . 2负载动态响应-106.3开关机过冲106 .4输出电压上升时间-106 .5输出电压跌落时间-106.6开机延时106 .7输出电压保持时间-107.0保护电路评估1071短路保护- 107.2输出过流保护-117.3输出过压保护-117.4输入过、欠压保护-1275过温保护- 127.6非正常负载测试-128

2、0元器件应力分析121厶8.1概述1382温度应力- - -1383电压应力- - -1484电流应力- - -158.5变压器磁饱和测试158.6最大占空比测试1587功耗应力-1590环路稳疋性评估1791测试条件92评估方法1710.0 M T B F （平均间隔失效时间）预估1 8101概1 O述- 1810.2疋义- 181 03电 解电容寿命 预测181 10加速寿命试验2011 .1试验目的- -1911 .2试验对象- -201 13试验条件及方法2011 .4失效判据2012 .0安全性能检测21厶112 .1抗电强度测试2112 .2泄漏电流测试2112 .3绝缘电阻测试-

3、2112 .4接地电阻测试-2112.5放电测试2213.0环境实验OO13.1高温工作实验2213.2低温工作实验2313.3高、低温循环工作实验134高温贮存实验-24135低温贮存实验-2413.6高温高湿实验-2413.7跌落实验- -2513.8振动实验- -2513.9电源幵、关机循环实验25140EMC测试2615.0结构、工艺检查2615.1直流电源线可靠性试验2615.2输出插头寿 命试验2715.3AC插头寿 命试验-27154外形尺寸28容性 负载幵机 方案291.0目的本方法阐述了电源评估各项目进行的方法， 其目的是为电源评估活动提供一个依据，使电源评估活动能够顺利、准

4、确地进行。2.0适用范围本方法适用于测试部对电源进行的评估试验。在测试条件中未提及温度时，温度即为室温。3.0评估项目静态电气性能评估动态电气性能评估保护电路评估元器件应力分析环路稳定性评估MTBF（平均间隔失效时间）预估安全性能检测环境试验加速寿命试验EMC测试构、工艺检查。4.0评估所用仪器、设备设备名称型号、规格设备名称型号、规格万用表FLUKE45FLUKE189电子负载DH2790DH2794-13311A示波器V-1565TDS3012LT322直流电源PS3003MDS-604WYK-6010WYK-10020刻度电流表C31-AL31/1-A开关电源ZYT4820等数字钳表20

5、04AC电源6220电量测量仪PF9804绝缘电阻测试仪CS2612数据采集/ 开关单元Agile nt34970A多点温度记录仪SH526-RDD高低频杂音 测试仪QZY-11咼温箱CS101-3ECS101-1E隔离变压器3000VA接地电阻测试仪CS2678调压器TDGC2-5泄漏耐压测试仪CS2675设备名称型号、规格设备名称型号、规格振动测试仪D-150-1泄漏电流测试仪7611G/E系列高低温交 变湿热试验箱EL-02AGP低温箱冰柜传导测试仪ER55C/LS 16滑线变阻器BX-7-12BX-7-16抗扰度综合测试仪TRANSIENT200(启动电流°测试工装5.0静态

6、电气性能评估5.1输出稳压、电压及负载调整率、噪声、效率测试条件a 分别在室温、工作温度上限值及下限值情况下。b. 输出负载分别为小载、额定负载（有些电源还应做最大负载）。c输入电压分别为额定电压、输入电压范围上限值及下限值。评估方法a. 先在室温下，对电源进行交调测试（具体方法见电源测试方法的5.4 ）,同时在额定负载下，测量各输入电压下的纹波、噪声以及效率。b. 然后分别在工作温度的上限值与下限值条件下，如a 一样进行测试。c. 如产品技术要求计算稳压精度或负载调整率，则应测量额定输入电压及 半载下的各路输出电压值。d. 所有项目的测试结果都应符合产品技术要求。5.2启动电压及最大输入电流

7、测试条件a. 启动电压测量时电源输出为小载及满载。b. 最大输入电流在最低输入电压、满载条件下测量。5.2.2 评估方法一、启动电压测试a. 先给电源带小载。b. 把输入电压从零慢慢升高，直到电源输出正常，记录此时输入电压。c. 再给电源带满载。d. 同b 一样测试启动电压。e. 启动电压都必须小于输入电压范围的下限值。二、最大输入电流测试a. 给电源带上满载。b. 并输入最低电压，测量此时的输入电流，此即为最大输入电流。5.3 容性负载起机5.3.1 测试条件a. 输出各种负载，输入电压为高、中、低压。b. 试验温度分别为室温、工作温度上、下限值。5.3.2 评估方法a. 在室温条件下，先让

8、电源的各路输出同时带上附表一（容性负载起机方 案表）中的相应容性负载，然后在额定输入电压及输入电压上、下限，输 出各种负载组合条件下开启电源。b. 如电源不起机，应具体分析是哪路容性负载不起机，如使用的是电子负 载，使用纯电阻负载进行验证。c. 有的输出不能短路，应考虑是否能作容性负载起机，具体应与产品负责 人商讨。5.4 电压漂移试验5.4.1 测试条件a. 输入电压为额定值。b. 电源输出负载为满载。C.试验温度：产品技术要求的最高工作温度。5.4.2 评估方法a. 让电源在以上条件下工作，确认电源工作正常。b. 在电源工作到0.5小时测量其输出电压，然后每隔一小时测量一次输出 电压，电源

9、持续工作 8.5 小时，记录 9 次数据。c. 为了确保数据的准确，应使用四位半或以上精度的电压表进行测量。d. 最后计算出电源的最大电压漂移量（电压的最大变化量除以 0.5h时的输 出电压值） , 其值不应大于 0.5%。6.0 动态电气性能评估6.1 启动冲击电流按照电源测试方法 5.3 分别在冷机、热机条件下，测量启动冲击电流并记录波形，测试值必须符合产品技术要求。6.2 负载动态响应按照电源测试方法 5.10 条测试负载动态响应并记录波形，测试值必须符合产品技术要求 。6.3 开关机过冲按照电源测试方法5.10条测试开关机过冲并记录波形，测试值必须w 5%或依照产品技术要求。6.4 输

10、出电压上升时间按照电源测试方法 5.13 测量这两个项目并记录波形，测试值必须符合产品 技术要求。6.5 输出电压跌落时间按照电源测试方法 5.14 测量这两个项目并记录波形，测试值必须符合产品 技术要求。按照电源测试方法6.6 开机延时5.11 测量并记录波形，测试值必须符合产品技术要求。6.7 输出电压保持时间按照电源测试方法 5.12 测量并记录波形，测试值必须符合产品技术要求。7.0 保护电路评估7.1 短路保护7.1.1 测试条件a 输入电压为上限值或依产品技术要求。b 所有输出均满载或依照产品技术要求。7.1.2 评估方法a. 先让电源工作，再把其相应输出端短路，短路时间依照产品技

11、术要求， 电源不应损坏，且释放短路后电源应工作正常。b. 先把电源相应输出短路，然后开启电源，时间同 a，电源不应损坏，去掉 短路后电源应工作正常。c. 产品技术要求写明输出端可长时间短路的电源，需用示波器测出短路电 流的最大值及平均值并保存波形。短路电 流不应对相关元器件造成 过应力。7.2 输出过流保护7.2.1 测试条件a. 输入电压为额定电压或依产品技术要求。7.2.2 评估方法a. 让电源工作，由小到大调节输出电流，直到符合测试条件（输出电流增 大不了或输出电压刚好超出范围下限或电源关断） 。b. 此时的最大输出电流即为限流值，此电流值不应小于最大负载电流的1.05倍，且应满足产品技

12、术要求。7.3 输出过压保护7.3.1 输出过压保护a .输入电压为额定电压或依产品技术要求。b .输出负载依产品技术要求。7.3.2 评估方法 a 依据电源测试方法第 5.16 条测量输出过压值。b 此值必须在技术要求范围内。7.4 输入过、欠压保护7.4.1 测试条件 a 电源分别输出小载、满载或依产品技术要求。7.4.2 评估方法a. 按照电源测试方法第5.15条进行测试。b. 输入过、欠压值必须符合产品技术要求。7.5 过温保护7.5.1 测试条件a. 输入电压为全电压范围或依产品技术要求。b. 电源输出负载为满载。7.5.2 评估方法a. 用温度计探测感温元件感温点的温度。b. 把电

13、源放入温箱中，并把温箱温度调到 OTP触发前大概10C，让电源保 持工作至少一小时。c. 然后慢慢调高温箱温度（2C/min ）,直到电源的OTP发生保护，此时温 度计探测到的温度即为过温保护点。d. 电源的温度保护限值必须符合产品技术要求，且应是OTP发生作用。7.6 非正常负载测试7.6.1 测试条件a. 高温、常温、低温工作环境。b. 额定输入电压及输入电压上、下限。c. 电源输出：至少有一路具有非正常负载（空载）的输出组合。7.6.2 评估方法a. 此项测试针对最小负载为非空载输出的电源进行测试。b. 在上述测试条件下进行开关机测试。c. 在电源正常工作后，按进行负载转换。d进行以上测

14、试后要求电源仍可正常工作、无损坏。8.0 元器件应力分析8.1 概述这一部份提供一个明确的指导原则， 目的是评估使用在电子设备中之元件的减 额，以保证有足够的安全界限，在评估之前应明确相关元器件的技术特性（如 最高耐压、最大功耗、最高结温、最大电流、温度等级等） 。目前元器件应力 我们评估的有三个部份：温度应力，电压应力，电流应力；这三种应力都应在 静态与瞬态两种情况下进行测试。8.2 温度应力8.2.1 测试条件a. 输入电压分别为上限值、下限值。b. 输出满载。c. 环境温度：常温。8.2.2 评估方法a. 首先确定需要进行温度应力测试的元器件，如：所有电感、变压器的绕 线及磁芯、所有的功

15、率半导体器件、所有塑胶件、外壳、大电容、浪涌吸 收回路的器件、功率电阻、热敏电阻、温度开关、接插件及 PCB等。b .让电源在测试条件下分别工作，测量以上元器件的温度。c .元器件实际结合面温度 =温升+工作温度上限值（如规格无要求则为45C）。温升=测量的元器件温度（T测量）一测试环境温度（T环境）。d. 对于半导体器件，必须计算其实际结温，算法如下：实际结温二实际结合面温度+功耗X R 0 JC或实际结温=环境温度+功耗X R 0 JA其中 R 0 JC:半导体结到外壳的热阻；Re JA:半导体结到环境的热阻。e. 所有元器件的温度降额系数 =实际结合面温度/额定（最大）结合面温 度;半导

16、体器件的温度降额系数=实际结温/允许的最高结温 以上温度降额系数都应满足元器件降额准则的要求。f 温度开关的实际结合面温度应低于其保护温度范围。g绕线、塑胶类元器件温度不能超过以下限值。其中：T=T测量-T 环境+T工作上限温度等级温度限值A90 CE105CB110CF130CH155C8.3 电压应力831测试条件a.输入电压：最高电压。b直流输出负载：满载及小载。c. 环境温度：室温。评估方法a. 首先确定需要进行电压应力测试的元器件，女口：所有分立半导体器件（有 稳压管处除外）、输出电容、IC辅助供电、大电容、浪涌吸收回路的器件 等。b. 分别在一般条件、负载跃迁、输出短路、电源开/关

17、机、输出过压保护及 非正常负载输出情况下测试，记录其最大电压的电压波形。c. 对于不合格项，则应记录所有不合格情况的测试条件。d. 各元器件的电压应力=实际最高电压值/额定（最高）电压值应符合元 器件降额准则。8.4电流应力841测试条件a. 输入电压：最低电压及最高电压。b. 负载情况：最大负载。842评估方法a. 首先确定需要进行电流应力测试的元器件，如：保险管、整流桥、大电 容、变压器、开关管（Ids）、半导体、整流管、热敏电阻、接插件等。b. 在规定的测试条件下，分别在一般条件、负载跃迁、输出短路、电源开 / 关情况下测试。c. 观察主开关管的Ids电流波形，看是否有磁芯饱和现象。d.

18、 所有元器件电流应力=实际最高电流值/额定（最高）电流值均应满足 元器件降额准则要求。8.5变压器磁饱和测试目的：评估变压器工作中的最大磁感应强度是否达到其饱和磁感应强度及磁感应强度的余额，以保证有足够的安全界限（仅针对正激式电源）。测试条件a. 输入电压分别为上限值、下限值。b. 输出满载。c. 环境温度为工作温度上限值。评估方法：a. 用示波器观察开关管 VDS波形。b. 在规定的测试条件下，分别在一般条件、负载跃迁、输出短路、电源开/关机情况下测试，记录开关管最大导通时间 Ton。c. 在变压器规格书中查找出铁芯截面积 Sc,初级绕组匝数N1,根据磁芯材 料查出磁芯在实际工作温度下（依据

19、温度应力测试数据）的饱和磁感应 强度Bs，剩余磁感应强度Br。d. 由公式 B= V1X Tonx 10得出磁芯的磁感应强度变化量。其中V1为初级绕组上电压幅值，DC-DC专换器V仁Vin, AC-DC专换器V仁V2 Vin （单位 V）。Ton：开关管最大导通时间(单位卩S)Sc：单位mmB:单位mTe. 磁感应强度余额=Bs- ( B+Br)。8.6最大占空比测试仅针对单端正激式电源，所用 PWM IC为UCx842 UCx843测试条件a. 电源不工作。评估方法a. 根据电源所用的IC选择相应的直流电压接入IC的7脚。b. 用示波器观察IC 6脚波形，测出其占空比，即为最大占空比c. 占

20、空比不得超过60%8.7功耗应力测试条件a. 额定输入电压。b. 输出满载或其它负载组合(不考虑输出短路、开关机、过压、过流等非 正常情形)。c. 环境温度：常温。评估方法a.开关管的功耗6 X Vds1X I DS1X 11+0.25 ( I DS1+ I DS2) X RonX 12+6X VDS2X IDS2X t3P=T?. I DS2其中ds! Ron为开关管的导通电阻,结温TJ越高,Ron越大:开关管截止时 的功耗很小【可忽略不计，为确保裕量，可将所测功耗PX 110%b.整流及续流二极管功耗；P= 1(Ii+|2)X VFXTon :X 120%,' VDS21 匕:VD

21、S1IVF :正向压降,由温度及I FAV确定Vfo由二极管的导通及截止瞬间的损耗测量值误差太大，所以将其导通时的功耗X 120%乍为其实测功耗。d.电阻的功耗p=V/rv为电阻两端压降 三端稳压器功耗4- Ton ->,如其为变E化值,则应读取其有頁效值.“-e.P=IoX WOI O：输出电流.Vf：输入与输出端之压差.f. 以上所有元器件的功耗都必须满足元器件降额准则的要求。9.0环路稳定性评估电源环路稳定性的评估测试是针对电源在不同的输入电压、不同的负载条件及动态条件下的电源环路波形的稳定性来测试的。9.1测试条件a. 试验温度分别为室温、工作温度上、下限值。b. 电源分别在开关

22、机、负载跃迁（小载满载）、限流及恢复条件下测试。9.2评估方法a. 先让电源正常工作，用示波器观察电源负载跃迁时的波形，其波形应如 下图（1）所示，而不应如图（2）所示，或者比图（2）的波形有更多的 振荡，输入电压应为额定电压及上、下限值电压。图（1）图 b 以上试验合格后，即可观察 Vds 波形是否正常。c. 从电源最低输入电压开始，每隔 310V取电压点直至最高输入电压，测 试每一输出条件时的 Vds 波形有无振荡或其它不正常现象。d. 如果波形有不正常，即要求立即改正，然后重新测试直到合格。10.0 MTBF （平均间隔失效时间）预估10.1 概述MTBF之计算系依据军用手册 MIL-H

23、DBK-217F”电子设备之可靠性预估”来进 行，此部份涵盖了电子零件实际的应力关系、失效率。MIL-HDBK-217的基本版本将保持不变，只有失效率的资料会更新。在评估过程之前，应确定各元 器件的相关特性（如基本失效率、质量等级，环境等级等等） 。10.2 定义“MTBF的解释为“平均间隔失效时间”而 MTB是由MIL-HDBK-217E.F计 算，以25 C环境温度为参考温度。10.3 电解电容寿命预测10.3.1 计算公式（To-Tx）/10（dTo-dTx）/5Lx=Lr X 2X 2，Lx：预测寿命（Hr），Lr :制造商承诺的在最高工作温度（To）下的寿命，To：最高工作温度一10

24、5C或85C，Ta：实际工作环境温度，一般为 25C,Tx: Ta+dT （dT为外壳温升），dTo：当允许的纹波电流流过时，电解电容中心的温度（5C）,dTx： dToX （Ix/Io） 2，Ix ：纹波电流的实际测量值，Io ：所允许的纹波电流值，10.3.2 范例a. 使用及环境条件：（电源输入电压为下限值，输出满载）测量到的纹波值lx=0.218mA,外壳温升测量dT=66C,环境温度Ta=25C,每天工作的小时数：8h ,b. 制造商参数。允许纹波电流Io=0.85mA,保证的最高使用温度105C,电容寿命：2000Hr,中心温度：5C,c. 计算结果。dTx=0.3289,(To-

25、Tx)/102) =2.6390 ,(dTo-dTx)/5=1.9109,MTBF时间(Hr) Lx=10085.58 ,MTBF时间(Ys) Lx=3.4538 (8h/d ),11.0加速寿命实验11.1实验目的a.可靠性测定：即确定产品的寿命分布和失效率，平均寿命等参数。b.可靠性试验：即通过寿命试验判断产品能否符合规定的可靠性要求。11.2实验对象寿命试验的样品必须在合格批中抽取，所选择的样品须具有代表性，样品数量6PCS以上。11.3实验条件及方法选择环境温度作为加速应力,依据Arrhrnius经验公式:dM A -E/KTdT =Ae* Lnt =LnAM E T +a+b其中：E

26、 激活能,K 波尔兹曼常数 K=0.8617 x 10-4 ev/k ,T绝对温度，A常数，t 特征寿命，通过几个较高温度下的试验,得到几组t、T值,从而估算出a、b值，就可 推算出正常温度下产品的寿命,即MTBF实验温度：产品规格书要求的最高工作环境温度Tu及Tu+5K Tu+10K,每温度点样品数2PCS以上。11.4失效判据产品技术指标超出产品规格书的最大允许偏差范围，则判断产品失效。12.0安全性能检测12.1抗电强度测试电源按照电源测试方法第 5.20条依产品技术要求或依以下条件进行测试 （须征得产品负责人的同意）：AC-DC电源：输入一一输出 3000VAC 1分钟不击穿不飞弧，输

27、入一一大地1750VAC 1分钟不击穿不飞弧,设备类型测量仪器的A端连接到最大接触电流mA r.m.s输出一一大地500VDC 1分钟不击穿不飞弧,DC-DC电源：输入输出500VDC 1输入分钟不击穿不飞弧，大地500VDC 1分钟不击穿不飞弧，输出大地500VDC 1分钟不击穿不飞弧，12.2接触电流测试电源按照电源测试方法第5.21条测试。允收水准：电源的接触电流值须满足以下要求:设备类型测量仪器的A端连接到最大接触电流所有设备未连接到保护接地的可触 及的零部件和电路0.25手持式设备设备电源保护接地端子（如果有）0.75移动式设备（手持式设备除外）3.5驻立式A型可插式设备3.5*具体

28、见 GB4943-2001 的 5.1。12.3绝缘电阻测试电源按照样机测试方法第5.19条测试。允收水准：电源的绝缘电阻值须符合产品技术要求。12.4接地电阻测试电源按照样机测试方法第5.19条测试。允收水准：电源的接地电阻值须符合 GB4943-1995的的要求。12.5放电测试测试条件a .供电电压为最高输入电压。b. 电源不带负载。评估方法a. 给电源输入最高电压，并用数字示波器监控电源输入端的电压值。b. 断开电源的输入电压，让示波器捕获电源输入端电压下降的曲线，应该要多 试几次，使捕获到的电源输入电压刚好是从正弦波峰值处往下降的波形。c. 计算出输入端电压从正弦峰值往下降到其峰值的

29、37%寸所经历的时间。d. 此时间必须小于1秒。13.0环境实验13.1高温工作实验实验条件a. 输入电压为上、下限值，输出满载。b. 实验温度：依产品技术要求（或为 45C）。c. 实验时间：16Hr。13.1.2 评估方法a. 把温箱温度调到要求温度，再把电源放入温箱中预热0.5小时，然后开启 电源让电源在输入电压上限工作 8 小时,接着在输入电压下限工作 8 小时, 如电源需要强迫风冷，则应加入相应量的风冷。b. 当实验分别进行到第1、& 9、16小时结束前，测量电源在小载及满载 条件下的输出电压以及满载条件下的纹波、噪声。c. 如实验中间发现电源相关性能不合格，应予以记录；如电

30、源不能继续实验， 则应维修好后接着实验。d. 实验过程中，电源应工作正常且 b中的测试值应符合技术要求。13.2 低温工作实验13.2.1 实验条件a. 输入电压为上、下限值，输出满载。b. 实验温度：依产品技术要求（或为-10 r）0c. 实验时间：16Hr。13.2.2 评估方法a. 把低温箱温度调低到要求值，再把电源放入低温箱预冷1小时，然后开 启电源让电源在输入电压上限工作 8小时,接着在输入电压下限工作 8小 时。b. 当实验进行到第1、8、9、16小时结束前，测量电源在小载及满载条件 下的输出电压及满载条件下的纹波、噪声。c. 如实验中间发现电源相关性能不合格，应予以记录；如电源不

31、能继续实验， 则应维修好后接着实验。d. 实验过程中，电源应工作正常且 b中的测试值应符合技术要求。13.3 高、低温循环工作实验13.3.1 实验条件a. 实验温度：依产品技术要求（或低温为-10 C,高温为+45C）。b. 实验时间：32小时。C.输入电压为额定值，输出满载。13.3.2 评估方法a. 电源连续在2小时高温后又2小时低温的循环条件下工作，直到电源工 作满 32 小时后结束。b. 实验结束后，电源应在室温下放置 2小时。c. 测量电源在小载及满载条件下的输出电压以及满载条件的纹波、噪声， 其值均应符合产品技术要求且无任何材料变形。13.4 高温贮存实验13.4.1 实验条件a

32、. 实验温度：依产品技术要求（或+45C）。b. 实验时间：16Hr。c. 电源不工作。13.4.2 评估方法a. 让电源连续16小时放置在高温环境条件下。b. 实验结束后，电源应在室温下放置 2小时。c. 测量电源在小载及满载条件下的输出电压以及满载条件下的纹波、 噪声， 其值均应符合产品技术要求且无任何材料变形。13.5 低温贮存实验13.5.1 实验条件a. 实验温度：依产品技术要求（或 高温-40 C）。b. 实验时间：16Hr。c. 实验时电源不工作。13.5.2 评估方法a. 让电源连续16小时放置在低温环境条件下。b. 实验结束后，电源应在室温下放置 2小时。c. 测量电源在小载

33、及满载条件下的输出电压以及满载条件下的纹波、噪声，其值均应符合产品技术要求且无任何材料变形13.6 高温高湿实验13.6.1 实验条件a实验温度：依产品技术要求的（或 低温-40 C）。b. 实验时间：8Hr。c. 电源输出满载，输入电压为上限值。13.7 跌落实验13.7.1 实验条件a. 落高度：1m跌落的水平面是一厚为至少13mm勺硬木板，此木板由水泥 地支撑。b. 跌落方向：一个角，三个边，六个面。c. 跌落次数：每个方向一次。13.7.2 评估方法a. 跌落实验后，塑胶外壳不应脱开或分裂。b. 不要求电源仍然工作。13.8 振动实验13.8.1 实验条件a. 频率：1055Hz及 5

34、5200Hzb. 振幅：0.35mm（ 10 55Hz）c. 持续时间：5个循环/每个轴向（X，丫，Z）22d. 加速度：50m/s （电源质量w 3.5Kg）; 40m/s （电源质量3.5Kg）13.8.2 评估方法a. 让电源在1055Hz频率范围内进行恒振幅实验，振幅为0.35mm在55200Hz频率范围内进行恒加速度实验，加速度按实验条件d的要求；b. 实验结束后，测试电源的输出电压、纹波及噪声，其值均应符合产品技 术要求；13.9电源开、关机循环实验13.9.1 实验条件a 电源输入电压为上限值b. 电源输出满载和小载c. 电源在最高工作温度下工作评估方法a. 本实验在环境实验最后阶