开关电源适配器的性能指标和测试方法

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开关电源适配器的设计、制造及品质管理等测试需要精密的电子仪器设备来模拟电源供应器实际工作时之各项特性(亦即为各项规格),并验证能否通过。开关电源有许多不同的组成结构(单输出、多输出、及正负极性等)和输出电压、电流、功率之组合,因此需要具弹性多样化的测试仪器才能符合众多不同规格之需求。
当验证电源适配器的品质时,下列为一般的功能性测试项目,详细说明如下:

*功能(Functions)测试:
·输出电压调整(Hold-on Voltage Adjust)
·电源调整率(Line Regulation)
·负载调整率(Load Regulation)
·综合调整率(Conmine Regulation)
·输出涟波及杂讯(Output Ripple & Noise, RARD)
·输入功率及效率(Input Power, Efficiency)
·动态负载或暂态负载(Dynamic or Transient Response)
·电源良好/失效(Power Good/Fail)时间
·起动(Set-Up)及保持(Hold-Up)时间

*保护动作(Protections)测试:
·过电压保护(OVP, Over Voltage Protection)
·短路保护(Short)
·过电流保护(OCP, Over Current Protection)
·过功率保护(OPP, Over Power Protection)

*安全(Safety)规格测试:
·输入电流、漏电电流等
·耐压绝缘: 电源输入对地,电源输出对地;电路板线路须有安全间距。
·温度抗燃:零组件需具备抗燃之安全规格,工作温度须於安全规格内。
·机壳接地:需於0.1欧姆以下,以避免漏电触电之危险。
·变压输出特性:开路、短路及最大伏安(VA)输出
·异常测试:散热风扇停转、电压选择开关设定错误

*电磁兼容(Electromagnetic Compliance)测试:
电源供应器需符合CISPR 22、CLASS B之传导与幅射的4dB馀裕度,电源供应器需在以下三种负载状况下测试:
每个输出为空载、每个输出为50%负载、每个输出为100%负载。
·传导干扰/免疫:经由电源线之传导性干扰/免疫
·幅射干扰/免疫:经由磁场之幅射性干扰/免疫

*可靠性(Reliability)测试:

老化寿命测试:高温(约50-60度)及长时间(约8-24小时)满载测试。

*其他测试:
·ESD:Electrostatic Discharge静电放电(人或物体经由直接接触或间隔放电引起)在2-15KV之ESD脉波下,
待测物之每个表面区域应执行连续20次的静电放电测试,电源供应器之输出需继续工作而不会产生突波(Glitch)
或中断(Interrupt),直接ESD接触时不应造成过激(Overshoot)或欠激(Undershoot)之超过稳压范围的状况、及过电压保护(OVP)、过电流保护(OCP)等。另外,於ESD放电电压在高达25KV下,应不致造成元件故障(Failure)。
·EFT:Electrical Fast Transient or burst一串切换杂讯经由电源线或I/O线路之传导性干扰(由供电或建筑物内引起)。
·Surge:经由电源线之高能量暂态杂讯干扰(电灯之闪动引起)。
·VD/I:Dips and Interrupts电源电压下降或中断(电力分配系统之故障或失误所引起,例如供电过载或空气开关跳动所引起)
·Inrush: 开机输入冲击电流,开关电源对供电系统的影响。

第一部份:开关电源测试规范
电源指标的概念、定义
一. 描述输入电压影响输出电压的几个指标形式。
1.绝对稳压系数。
A.绝对稳压系数:表示负载不变时,稳压电源输出直流变化量△U0与输入电网变化量△Ui之比。既:K=△U0/△Ui。
B.相对稳压系数:表示负载不变时,稳压器输出直流电压Uo的相对变化量△Uo与输出电网Ui的相对变化量△Ui之比。S=△Uo/Uo / △Ui/Ui
2. 电网调整率。它表示输入电网电压由额定值变化+-10%时,稳压电源输出电压的相对变化量,有时也以绝对值表示。
3. 电压稳定度。负载电流保持为额定范围内的任何值,输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化△Uo/Uo(百分值),称为稳压器的电压稳定度。

二. 负载对输出电压影响的几种指标形式。
1. 负载调整率(也称电流调整率)。在额定电网电压下,负载电流从零变化到最大时,输出电压的最大相对变化量,常用百分数表示,有时也用绝对变化量表示。
2. 输出电阻(也称等效内阻或内阻)。在额定电网电压下,由于负载电流变化△IL引起输出电压变化△Uo,则输出电阻为Ro=|△Uo/△IL| 欧。

三. 纹波电压的几个指标形式。
所谓纹波电压,是指输出电压中50赫或100赫的交流分量,通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用,可以使整流滤波后的纹波电压大大降低,降低的倍数反比于稳压系数S 。
问题:如何测量电源纹波?
回答: 可以先用示波器将整个波形捕获,然后将关心的纹波部分放大来观察和测量(自动测量或光标测量均可),同时还要利用示波器的F

FT功能从频域进行分析。
1. 最大纹波电压。在额定输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。
2. 纹波系数Y(%)。在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比,既y=Umrs/Uo x100%
3. 纹波电压抑制比。在规定的纹波频率(例如50HZ)下,输出电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比,即:纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。
这里声明一下:噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)
值表示,一般在输出电压的0.5%以下;噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰(peak to peak)值
表示,一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的2%以下。
第二部份:开关电源测试方法
一. 耐电压(HI.POT,ELECTRIC STRENGTH ,DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV
1.1 定义:于指定的端子间,例如:I/P-O/P,I/P-FG,O/P-FG间,可耐交流之有效值,漏电流一般可容许10毫安,时间1分钟。
1.2 测试条件:Ta:25摄氏度;RH:室内湿度。
1.3 说明:
1.3.1 耐压测试主要为防止电气破坏,经由输入串入之高压,影响使用者安全。
1.3.2 测试时电压必须由0V开始调升,并于1分钟内调至最高点。
1.3.2 放电时必须注意测试器之Timer设定,于OFF前将电压调回 0V。
1.3.3 安规认证测试时,变压器需另行加测,室内 ,温度25摄氏度,RH:95摄氏度,48HR,后测试变压器初/次级与初级/CORE。
1.3.5生产线测试时间为1秒钟。

二.纹波噪声(涟波杂讯电压)(Ripple & Noise)%,mv

2.1定义:

直流输出电压上重叠之交流电压成份最大值(P-P)或有效值。

2.2测试条件:I/P: Nominal,O/P : Full Load,Ta : 25℃
2.3说明:
2.3.1示波器之GND线愈短愈好,测试线得远离PUS。
2.3.2使用1:1之Probe。
2.3.3 Scope之BW一般设定于20MHz,但是对于目前的网络产品测试纹波噪声最好将BW设为最大。
2.3.4 Noise与使用仪器,环境差异极大,因此测试必须表明测试地点。
2.3.5测试纹波噪声以不超过原规格值 +1%Vo。

三.漏电流(洩漏电流)(Leakage Current)mA

3.1定义:
输入一机壳间流通之电流(机壳必须为接大地时)。
3.2测试条件:I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz,Vin max.(UL1012)/60Hz,O/P: No Load/Full Load,Ta: 25 ℃
3.3说明:
3.3.1 L,N均需测。
3.3.2UL1012 R值为1K5。
TUV R值为2K/0。15uF。
3.3.3漏电流规格TUV:3。5mA,UL1012:5mA。
四.温度测试(Temperature Test)

4.1定义:温度测试指PSU于正常工作下,其零件或Case温度不得超出其材质规格或规格定值。
4.2测试条件:I/P: Nominal,O/P: Full Load,Ta : 25℃
4.3测试方法:
4.3.1将Thermo Coupler(TYPE K)稳固的固定于量测的物体上(速干、Tape或焊接方式)。
4.3.2 Thermo Coupler于末端绞三圈后焊成一球状测试。
4.3.3我们一般用点温计测量。
4.4测试零件:

热源及易受热源影响部分

例如:输入端子、Fuse、输入电容、输入电感、滤波电容、桥整、热敏、突波吸收器、输出电容、输出电容、输出电感、变压器、铁芯、绕线、散热片、大功率半导体、Case、热源零件下之P.C.B.……。

4.5零件温度限制:
4.5.1零件上有标示温度者,以标示之温度为基准。
4.5.2其他未标示温度之零件,温度不超过P.C.B.之耐温。
4.5.3电感显示个别申请安规者,温升限制65℃Max(UL1012),75℃ Max(TUV)。

五.输入电压调节率(Line Regulation), %

5.1定义:
输入电压在额定范围内变化时,输出电压之变化率。
Vmax-Vnor
Line Regulation(+)=------------------
Vnor
Vnor-Vmin
Line Regulation(-)=------------------
Vnor
Vmax-Vmin
Line Regulation="----------------"

Vnor
Vnor:输入电压为常态值,输出为满载时之输出电压。
Vmax:输入电压变化时之最高输出电压。
Vmin:输入电压变化时之最低输出电压。

5.2测试条件:
I/P:Min./Nominal/Max
O/P:Full Load
Ta:25℃

5.3说明:
Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor与Vmin-Vnor之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。

六.负载调节率 (Load Regulation)%

6.1定义:
输出电流于额定范围内变化(静态)时,输出电压之变化率。

|Vminl-Vcent|
Line Regulation(+)=------------------×100%
Vcent
|Vcent-VfL|
Line Regulation(-)=------------------×100%
Vcent
|VminL-VfL|
Line Regulation(%)=----------------×100%

Vcent
VmilL:最小负载时之输出电压
VfL:满载时之输出电压
Vcent:半载时之输出电压

6.2测试条件:
I/P:Nominal
O/P:Min./Half/Full Load
Ta:25℃
6.3Load Regulation亦可直接Vmin.L-Vcent与Vcent-Vmax.之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。

第三部分 测试报告要求的项目:
对于电源部品认定测试, 测试报告要求提供测试数据及结论。来料检可根据要求减少测试项目,对于测试不合格品的应该表明不合格的测试项。

一. 输入特性。
1. 工作输入电压和电压变动范围。
2. 输入电压的频率和频率变动范围。
3. 额定输入电流。是指在输入电压和输出电流在额定条件时的电流。
4. 输入下陷和瞬间停电。这是一种输入电压瞬间时下降或瞬断的状态,要用额定输出电压和电流加以限定。测试的指标为电压和时间。
5. 冲击电流。
6. 漏电流。
7. 效率。因为该指标与发热有关,因此散热时要考虑效率。
8. 测试中要标明输入采用单相2线式还是3相三线式。

二. 输出特性。
1. 额定输出电压。
2. 额定输出电流。
3. 稳压精度。
1) 电压稳定度。
2) 电流调整率。
3) 纹波噪声。包括最大纹波电压;最大纹波噪声电压。
4. 瞬间电流变动导致的输出电压的变动值。

三. 附属功能要求。
1. 过流保护。
2. 过压保护。
3. 输入欠压保护。
4. 过热保护。
5. 绝缘电阻。输入端与壳体;输入端子和输出端子;输出端子和壳体。
6. 绝缘电压。打高压:输入与输出、输入和地、输入AC两级之间,根据国家标准制定高压值。

四. 结构规格。
1. 形状条件:如外包装机壳的有无等。
2. 确定外型尺寸和尺寸公差。
3. 安装条件:安装位置、安装孔、等。
4. 冷却条件:强制或自冷以及通风方向,风量和孔径尺寸。
5. 接口位置和标志。
6. 操作零部件(输出电压可调电阻、开关、指示灯)的位置和提示文字的位置。
7. 重量。

五. 使用环境条件。
1. 温度。
2. 湿度。
3. 耐振动、冲击。

六. 其它条件。
1. 输入噪声。
2. 浪涌。
3. 静电噪声(有外壳的有要求)

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    深圳市彬盛科技发展有限公司    起步于电源开发、加工制造;历经八年的不懈努力,于2013年成立了深圳市彬盛科技发展有限公司。时至今日,彬盛投身电源行业已历十个春秋。时间在改变,彬盛科技追求品质的决心,服务客户的热心却坚如磐石,不变分毫。    

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