開關電源的測試項目

2021-01-08 電子產品世界

良好的開關電源必須符合所有功能規格、保護特性、安全規範(如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO，長城等等之耐壓、抗燃、漏電流、接地等安全規格)、電磁兼容能力(如FCC、CE等之傳導與幅射幹擾)、可靠性(如老化壽命測試)、及其他特定需求等。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/175703.htm

開關電源包括下列之型式：

·AC-DC：如個人用、家用、辦公室用、工業用(電腦、周邊、傳真機、充電器)

·DC-DC：如可攜帶式產品(行動電話、筆計本電腦、攝影機，通信交換機二次電源)

·DC-AC：如車用轉換器(12V～115/230V) 、通信交換機振鈴信號電源

·AC-AC：如交流電源變壓器、變頻器、UPS不間斷電源

開關電源的設計、製造及品質管理等測試需要精密的電子儀器設備來模擬電源供應器實際工作時之各項特性(亦即為各項規格)，並驗證能否通過。開關電源有許多不同的組成結構(單輸出、多輸出、及正負極性等)和輸出電壓、電流、功率之組合，因此需要具彈性多樣化的測試儀器才能符合眾多不同規格之需求。

電氣性能(Electrical Specifications)測試

當驗證電源供應器的品質時，下列為一般的功能性測試項目，詳細說明如下：

*功能(Functions)測試：

·輸出電壓調整(Hold-on Voltage Adjust)

·電源調整率(Line Regulation)

·負載調整率(Load Regulation)

·綜合調整率(Combine Regulation)

·輸出漣波及雜訊(Output Ripple Noise， RARD)

·輸入功率及效率(Input Power， Efficiency)

·動態負載或暫態負載(Dynamic or Transient Response)

·電源良好/失效(Power Good/Fail)時間

·起動(Set-Up)及保持(Hold-Up)時間

*保護動作(Protections)測試：

·過電壓保護(OVP， Over Voltage Protection)

·短路保護(Short)

·過電流保護(OCP， Over Current Protection)

·過功率保護(OPP， Over Power Protection)

*安全(Safety)規格測試：

·輸入電流、漏電電流等

·耐壓絕緣： 電源輸入對地，電源輸出對地;電路板線路須有安全間距。

·溫度抗燃：零組件需具備抗燃之安全規格，工作溫度須於安全規格內。

·機殼接地：需於0.1歐姆以下，以避免漏電觸電之危險。

·變壓輸出特性：開路、短路及最大伏安(VA)輸出

·異常測試：散熱風扇停轉、電壓選擇開關設定錯誤

*電磁兼容(Electromagnetic Compliance)測試：

電源供應器需符合CISPR 22、CLASS B之傳導與幅射的4dB餘裕度，電源供應器需在以下三種負載狀況下測試：

每個輸出為空載、每個輸出為50%負載、每個輸出為100%負載。

·傳導幹擾/免疫：經由電源線之傳導性幹擾/免疫

·幅射幹擾/免疫：經由磁場之幅射性幹擾/免疫

*可靠性(Reliability)測試：

老化壽命測試：高溫(約50-60度)及長時間(約8-24小時)滿載測試。

*其他測試：

·ESD：Electrostatic Discharge靜電放電(人或物體經由直接接觸或間隔放電引起)在2-15KV之ESD脈波下，

待測物之每個表面區域應執行連續20次的靜電放電測試，電源供應器之輸出需繼續工作而不會產生突波(Glitch)

或中斷(Interrupt)，直接ESD接觸時不應造成過激(Overshoot)或欠激(Undershoot)之超過穩壓範圍的狀況、及過電壓保護(OVP)、過電流保護(OCP)等。另外，於ESD放電電壓在高達25KV下，應不致造成元件故障(Failure)。

·EFT：Electrical Fast Transient or burst一串切換雜訊經由電源線或I/O線路之傳導性幹擾(由供電或建築物內引起)。

·Surge：經由電源線之高能量暫態雜訊幹擾(電燈之閃動引起)。

·VD/I：Dips and Interrupts電源電壓下降或中斷(電力分配系統之故障或失誤所引起，例如供電過載或空氣開關跳動所引起)

·Inrush： 開機輸入衝擊電流，開關電源對供電系統的影響

常規功能(Functions)測試

輸出電壓調整：

當製造開關電源時，第一個測試步驟為將輸出電壓調整至規格範圍內。此步驟完成後才能確保後續的規格能夠符合。 通常，當調整輸出電壓時，將輸入交流電壓設定為正常值(115Vac或230Vac)，並且將輸出電流設定為正常值或滿載電流，然後以數字電壓表測量電源供應器的輸出電壓值並調整其電位器(VR)直到電壓讀值位於要求之範圍內。

電源調整率：

電源調整率的定義為電源供應器於輸入電壓變化時提供其穩定輸出電壓的能力。此項測試系用來驗證電源供應器在最惡劣之電源電壓環境下，如夏天之中午(因氣溫高，用電需求量最大)其電源電壓最低;又如冬天之晚上(因氣溫低，用電需求量最小)其電源電壓最高。在前述之兩個極端下驗證電源供應器之輸出電源之穩定度是否合乎需求之規格。

為精確測量電源調整率，需要下列之設備：

·能提供可變電壓能力的電源，至少能提供待測電源供應器的最低到最高之輸入電壓範圍。

·一個均方根值交流電壓表來測量輸入電源電壓，眾多的數字功率計能精確計量V A W PF。

·一個精密直流電壓表，具備至少高於待測物調整率十倍以上，一般應用5位以上高精度數字表。

·連接至待測物輸出的可變電子負載。

*測試步驟如下：於待測電源供應器以正常輸入電壓及負載狀況下熱機穩定後，分別於低輸入電壓(Min)，正常輸入電壓(Normal)，及高輸入電壓(Max)下測量並記錄其輸出電壓值。

電源調整率通常以一正常之固定負載(Nominal Load)下，由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差率(deviation)的百分比，如下列公式所示：

V0(max)-V0(min) / V0(normal)

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    損壞的可能有：        (1) 負載太大，以丹佛斯VLT5000為例，可能風機損壞、IGBT驅動線路短路，導致開關電源負載太重，開關電源電流過大，自動關斷。        (2) 開關電源線路工作不正常。丹佛斯VLT5000變頻器開關電源線路有穩壓、直流電壓檢測等，如果有任何一方面出現問題，都有可能導致此現象發生。