- 開關(guān)電源測(cè)試方案的討論
- 使用數(shù)字萬用表進(jìn)行測(cè)試
- 采用精度高、分辨率高的儀器儀表
開關(guān)電源因其效率高，體積小而被電子企業(yè)廣泛應(yīng)用，以下是自己在工作中總結(jié)出來的測(cè)試方法和測(cè)試項(xiàng)目，在電源設(shè)計(jì)時(shí)若能充分考慮到這些方面，那么其產(chǎn)品將會(huì)被越來越多的客戶所使用。
現(xiàn)在的電子產(chǎn)品對(duì)電源的要求有所提高，大部分是關(guān)心其穩(wěn)定性，輸入電壓的范圍，輸出穩(wěn)定性，輸出諧波大小，在工作中發(fā)現(xiàn)有些電源的紋波較大，導(dǎo)致設(shè)備不工作，因此這也是影響電源發(fā)展的一個(gè)方面。
電源實(shí)際工作在電路中，最關(guān)心的還是源效應(yīng)（電壓調(diào)整率），因?yàn)殡娐反_定后，負(fù)載已基本確定，負(fù)載的影響明顯小于輸入電壓對(duì)電源的影響，此外還要注意電磁干擾，在電子環(huán)境中，電磁干擾對(duì)電源的工作會(huì)產(chǎn)生一定的影響，源效應(yīng)和負(fù)載效應(yīng)小的電源其穩(wěn)定性較好，我愛方案網(wǎng)編者認(rèn)為電子工程師在電源設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到這些方面。
一、 測(cè)試項(xiàng)目
需測(cè)項(xiàng)目包括開關(guān)電源空載輸出、額定負(fù)載時(shí)電壓和電流輸出、源效應(yīng)、負(fù)載效應(yīng)、紋波、耐壓和絕緣電阻、短路保護(hù)（或過流保護(hù)點(diǎn)）。
測(cè)試參考各開關(guān)電源給出的詳細(xì)參數(shù)說明書進(jìn)行。
對(duì)于較重要的或功率在幾十瓦以上的電源，其效率（或內(nèi)部功率器件的工作溫度）直接決定了它的可靠性、故障率，應(yīng)予測(cè)試；此外尚有多項(xiàng)其他指標(biāo)應(yīng)根據(jù)不同要求安排測(cè)試，例如突加負(fù)載輸出電壓的瞬時(shí)跌落及其恢復(fù)時(shí)間、AC/DC 電源的輸入功率因數(shù)和波形峰值比、電源的各項(xiàng)EMC 指標(biāo)以及溫度系數(shù)、時(shí)間穩(wěn)定性等。
二、測(cè)試要求
1、測(cè)試人員需能正確使用數(shù)字萬用表，識(shí)別開關(guān)電源的管腳圖，能調(diào)節(jié)功率電源的輸出電壓，具有電相關(guān)知識(shí)。
2、測(cè)試儀器要求盡量使用精度高、分辨率高的儀器儀表，根據(jù)實(shí)際情況，選擇使用儀器。
3、一般常規(guī)測(cè)試是在常溫常壓下測(cè)試的，對(duì)測(cè)試條件有特殊要求的需在要求條件下進(jìn)行測(cè)試（比如有的需要模擬工作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，如室外、陰雨、暴曬等）。
三、測(cè)試方法和過程
3.1空載輸出電壓
將開關(guān)電源的輸入電壓調(diào)至開關(guān)電源的額定電壓，用萬用表測(cè)試開關(guān)電源的輸出電壓，為了減小誤差，可以多測(cè)幾組數(shù)據(jù)（圖中的電源開關(guān)電源表示所檢開關(guān)電源）。
圖1 空載接線原理圖
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3.2額定負(fù)載下開關(guān)電源輸出
這一步測(cè)試包括額定輸出電壓和電流的測(cè)試，首先要確定開關(guān)電源的額定負(fù)載，一般選擇電阻作為負(fù)載。注意選擇電阻的功率一定要遠(yuǎn)大于開關(guān)電源的輸出功率，以減小電阻的發(fā)熱，還可以加一些散熱措施，如放置排風(fēng)扇等。
額定負(fù)載計(jì)算公式：
R0=U2/P
注：式中R0 為額定負(fù)載電阻值，U 為標(biāo)稱輸出電壓值，P 為額定功率。
確定了額定負(fù)載以后，將開關(guān)電源額定輸入電壓接上，接通開關(guān)電源的負(fù)載回路，在負(fù)載回路中串一電流表（為安全計(jì)，推薦采用串入精密分流電阻器測(cè)其壓降，換算為電流值），測(cè)試回路中的電流，用萬用表電壓檔測(cè)試開關(guān)電源輸出電壓。并記錄電壓電流值。接線圖如2 所示，圖中R0 為額定負(fù)載。
圖2 額定負(fù)載接線原理圖
3.3源效應(yīng)（即電壓調(diào)整率）
源效應(yīng)為在開關(guān)電源的輸入電壓范圍內(nèi)，輸入電壓從低到高變化時(shí)，輸出電壓相對(duì)于標(biāo)稱輸出的變化量。
將開關(guān)電源輸入電壓分別調(diào)至范圍的下限和上限，用萬用表測(cè)開關(guān)電源的輸出電壓并記錄。
圖3 源效應(yīng)測(cè)試
計(jì)算公式為：[（Vo1－Vo2）/Vo]*100%
注：Vo1 是在輸入電壓上限時(shí)測(cè)得的輸出電壓值，Vo2 為在輸入電壓下限時(shí)測(cè)得的輸出電壓值，Vo 為標(biāo)稱輸出電壓。
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3.4負(fù)載效應(yīng)（即電流調(diào)整率）
負(fù)載效應(yīng)為開關(guān)電源在額定電壓工作下，負(fù)載從額定負(fù)載到半載（或20％負(fù)載）變化時(shí)，開關(guān)電源輸出電壓相對(duì)于標(biāo)稱值的變化量。
這一步重要的任務(wù)是確定負(fù)載，負(fù)載的百分比是根據(jù)電流計(jì)算的，也就是半載（或20％負(fù)載）電流占額定電流的百分比。根據(jù)計(jì)算得來的電流值，推測(cè)出電阻值進(jìn)行選擇。
半載情況下負(fù)載計(jì)算公式：
R1=（U2/P）*2
注：R1 為半載下負(fù)載電阻，即為額定負(fù)載的2 倍。
圖中R1 為推測(cè)出的等效負(fù)載。
圖4 負(fù)載效應(yīng)測(cè)試
計(jì)算公式為：[（Vo’－V 額）/Vo]*100%
注：Vo’是在開關(guān)電源輸出回路中接入了按百分比等效后的電阻后測(cè)得的開關(guān)電源輸出電壓，V 額為在額定負(fù)載下測(cè)得的開關(guān)電源輸出電壓，Vo 為標(biāo)稱輸出電壓。
3.5紋波
開關(guān)電源空載至滿載，多點(diǎn)或連續(xù)均勻變化（一般測(cè)試空載、半載、全載三種情況下的紋波）額定輸入電壓條件下，將示波器調(diào)至20MHZ、交流耦合方式，合適的掃描周期，用示波器的接地夾夾到開關(guān)電源輸出的GND 端，用表筆接觸開關(guān)電源輸出的Vo端，讀出示波器中最大紋波的峰峰值。
圖5 紋波測(cè)試
對(duì)于AC/DC 電源，應(yīng)在滿載、示波器掃描速度能顯示數(shù)個(gè)AC 周期情況下觀察。示波器的“帶寬衰減”應(yīng)置于關(guān)閉（不衰減）狀態(tài)。
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3.6耐壓和絕緣電阻
耐壓是用耐壓測(cè)試儀測(cè)試的，根據(jù)開關(guān)電源所給的技術(shù)資料，查出耐壓的參考值，打開耐壓測(cè)試儀的電源，設(shè)置參數(shù)，包括交/直流、量程、漏流和時(shí)間設(shè)定，設(shè)定好之后，啟動(dòng)耐壓測(cè)試儀，觀察超漏報(bào)警情況，如超漏報(bào)警，則漏流電流選的小，增大漏電流或降低測(cè)試電壓。需要分別測(cè)試1、4 與1、2 和3、4 之間的耐壓。
圖6 耐壓測(cè)試
絕緣電阻用兆歐表測(cè)試，將適當(dāng)工作電壓的兆歐表的兩端夾至需要測(cè)試的兩端，快速搖動(dòng)手柄至離合器打滑，讀出表值，也可選用電子式兆歐表進(jìn)行測(cè)試。
3.7短路保護(hù)特性（或過流保護(hù)點(diǎn)）
這要看技術(shù)資料上給的說明，比如開關(guān)電源說明為：短路保護(hù)特性為長期自恢復(fù)，可以用導(dǎo)線連至開關(guān)電源的輸出端進(jìn)行測(cè)試，長時(shí)間（根據(jù)需要確定）觀察，短路時(shí)的電壓輸出以及短路排除后的開關(guān)電源輸出。
圖7 過流保護(hù)點(diǎn)測(cè)試參考電路
圖中R3 表示一個(gè)能產(chǎn)生兩倍于額定負(fù)載的電流（即此時(shí)R3 的阻值為額定負(fù)載的一半），VO+和VO-分別接開關(guān)電源的輸出正端和負(fù)端。
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過流保護(hù)點(diǎn)的含義為當(dāng)回路中的電流大到一定值時(shí)，開關(guān)電源截止輸出（電子元件技術(shù)網(wǎng)提示：注意有些開關(guān)電源的過流保護(hù)不是截止型而可能是限流型的）。在開關(guān)電源輸出回路中串入可變負(fù)載（要求可變范圍足夠大），通過調(diào)節(jié)可變負(fù)載，來調(diào)節(jié)回路中的電流，在電流上升期間，注意電流表的讀數(shù)，讀出在電流變至0（或某極小、較小值）之前的數(shù)值，即為開關(guān)電源的過流保護(hù)點(diǎn)（此時(shí)要注意電阻的散熱，因?yàn)樵谶^流情況下電阻發(fā)熱比額定輸出時(shí)要多）。
四、測(cè)試記錄與數(shù)據(jù)處理
每一步測(cè)試都要詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)及異常情況，如果有異常情況要分析原因。數(shù)據(jù)記錄以備計(jì)算參數(shù)和開關(guān)電源的評(píng)價(jià)而用。
數(shù)據(jù)的處理：
1、平均值處理
2、源效應(yīng)計(jì)算
公式為：
[（Vo1－Vo2）/Vo]*100%
注：Vo1 是在輸入電壓上限時(shí)測(cè)得的輸出電壓值，Vo2 為在輸入電壓下限時(shí)測(cè)得的輸出電壓值，Vo 為標(biāo)稱輸出電壓。
3、負(fù)載效應(yīng)的計(jì)算
公式為：
[（Vo’－V 額）/Vo]*100%
注：Vo’是在開關(guān)電源輸出回路中接入了按百分比等效后的電阻后測(cè)得的開關(guān)電源輸出電壓，V 額為在額定負(fù)載下測(cè)得的開關(guān)電源輸出電壓，Vo 為標(biāo)稱輸出電壓。 另外電子工程師們可以多關(guān)注下電子展，了解行業(yè)內(nèi)最新產(chǎn)品最新技術(shù)，對(duì)自己還是有好處的。
