開(kāi)關(guān)電源適配器的性能指標(biāo)和測(cè)試方法
開(kāi)關(guān)電源適配器的設(shè)計(jì)、制造及品質(zhì)管理等測(cè)試需要精密的電子儀器設(shè)備來(lái)模擬電源供應(yīng)器實(shí)際工作時(shí)之各項(xiàng)特性(亦即為各項(xiàng)規(guī)格),并驗(yàn)證能否通過(guò)。開(kāi)關(guān)電源有許多不同的組成結(jié)構(gòu)(單輸出、多輸出、及正負(fù)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(cè)試儀器才能符合眾多不同規(guī)格之需求。
當(dāng)驗(yàn)證電源適配器的品質(zhì)時(shí),下列為一般的功能性測(cè)試項(xiàng)目,詳細(xì)說(shuō)明如下:
*功能(Functions)測(cè)試:
?輸出電壓調(diào)整(Hold-on Voltage Adjust)
?電源調(diào)整率(Line Regulation)
?負(fù)載調(diào)整率(Load Regulation)
?綜合調(diào)整率(Conmine Regulation)
?輸出漣波及雜訊(Output Ripple & Noise, RARD)
?輸入功率及效率(Input Power, Efficiency)
?動(dòng)態(tài)負(fù)載或暫態(tài)負(fù)載(Dynamic or Transient Response)
?電源良好/失效(Power Good/Fail)時(shí)間
?起動(dòng)(Set-Up)及保持(Hold-Up)時(shí)間
*保護(hù)動(dòng)作(Protections)測(cè)試:
?過(guò)電壓保護(hù)(OVP, Over Voltage Protection)
?短路保護(hù)(Short)
?過(guò)電流保護(hù)(OCP, Over Current Protection)
?過(guò)功率保護(hù)(OPP, Over Power Protection)
*安全(Safety)規(guī)格測(cè)試:
?輸入電流、漏電電流等
?耐壓絕緣: 電源輸入對(duì)地,電源輸出對(duì)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(guī)格,工作溫度須於安全規(guī)格內(nèi)。
?機(jī)殼接地:需於0.1歐姆以下,以避免漏電觸電之危險(xiǎn)。
?變壓輸出特性:開(kāi)路、短路及最大伏安(VA)輸出
?異常測(cè)試:散熱風(fēng)扇停轉(zhuǎn)、電壓選擇開(kāi)關(guān)設(shè)定錯(cuò)誤
*電磁兼容(Electromagnetic Compliance)測(cè)試:
電源供應(yīng)器需符合CISPR 22、CLASS B之傳導(dǎo)與幅射的4dB馀裕度,電源供應(yīng)器需在以下三種負(fù)載狀況下測(cè)試:
每個(gè)輸出為空載、每個(gè)輸出為50%負(fù)載、每個(gè)輸出為100%負(fù)載。
?傳導(dǎo)干擾/免疫:經(jīng)由電源線之傳導(dǎo)性干擾/免疫
?幅射干擾/免疫:經(jīng)由磁場(chǎng)之幅射性干擾/免疫
*可靠性(Reliability)測(cè)試:
老化壽命測(cè)試:高溫(約50-60度)及長(zhǎng)時(shí)間(約8-24小時(shí))滿載測(cè)試。
*其他測(cè)試:
?ESD:Electrostatic Discharge靜電放電(人或物體經(jīng)由直接接觸或間隔放電引起)在2-15KV之ESD脈波下,
待測(cè)物之每個(gè)表面區(qū)域應(yīng)執(zhí)行連續(xù)20次的靜電放電測(cè)試,電源供應(yīng)器之輸出需繼續(xù)工作而不會(huì)產(chǎn)生突波(Glitch)
或中斷(Interrupt),直接ESD接觸時(shí)不應(yīng)造成過(guò)激(Overshoot)或欠激(Undershoot)之超過(guò)穩(wěn)壓范圍的狀況、及過(guò)電壓保護(hù)(OVP)、過(guò)電流保護(hù)(OCP)等。另外,於ESD放電電壓在高達(dá)25KV下,應(yīng)不致造成元件故障(Failure)。
?EFT:Electrical Fast Transient or burst一串切換雜訊經(jīng)由電源線或I/O線路之傳導(dǎo)性干擾(由供電或建筑物內(nèi)引起)。
?Surge:經(jīng)由電源線之高能量暫態(tài)雜訊干擾(電燈之閃動(dòng)引起)。
?VD/I:Dips and Interrupts電源電壓下降或中斷(電力分配系統(tǒng)之故障或失誤所引起,例如供電過(guò)載或空氣開(kāi)關(guān)跳動(dòng)所引起)
?Inrush: 開(kāi)機(jī)輸入沖擊電流,開(kāi)關(guān)電源對(duì)供電系統(tǒng)的影響。
第一部份:開(kāi)關(guān)電源測(cè)試規(guī)范
電源指標(biāo)的概念、定義
一. 描述輸入電壓影響輸出電壓的幾個(gè)指標(biāo)形式。
1.絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)。
A.絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù):表示負(fù)載不變時(shí),穩(wěn)壓電源輸出直流變化量△U0與輸入電網(wǎng)變化量△Ui之比。既:K=△U0/△Ui。
B.相對(duì)穩(wěn)壓系數(shù):表示負(fù)載不變時(shí),穩(wěn)壓器輸出直流電壓Uo的相對(duì)變化量△Uo與輸出電網(wǎng)Ui的相對(duì)變化量△Ui之比。S=△Uo/Uo / △Ui/Ui
2. 電網(wǎng)調(diào)整率。它表示輸入電網(wǎng)電壓由額定值變化+-10%時(shí),穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量,有時(shí)也以絕對(duì)值表示。
3. 電壓穩(wěn)定度。負(fù)載電流保持為額定范圍內(nèi)的任何值,輸入電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)變化所引起的輸出電壓相對(duì)變化△Uo/Uo(百分值),稱為穩(wěn)壓器的電壓穩(wěn)定度。
二. 負(fù)載對(duì)輸出電壓影響的幾種指標(biāo)形式。
1. 負(fù)載調(diào)整率(也稱電流調(diào)整率)。在額定電網(wǎng)電壓下,負(fù)載電流從零變化到最大時(shí),輸出電壓的最大相對(duì)變化量,常用百分?jǐn)?shù)表示,有時(shí)也用絕對(duì)變化量表示。
2. 輸出電阻(也稱等效內(nèi)阻或內(nèi)阻)。在額定電網(wǎng)電壓下,由于負(fù)載電流變化△IL引起輸出電壓變化△Uo,則輸出電阻為Ro=|△Uo/△IL| 歐。
三. 紋波電壓的幾個(gè)指標(biāo)形式。
所謂紋波電壓,是指輸出電壓中50赫或100赫的交流分量,通常用有效值或峰值表示。經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓作用,可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低,降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)S 。
問(wèn)題:如何測(cè)量電源紋波?
回答: 可以先用示波器將整個(gè)波形捕獲,然后將關(guān)心的紋波部分放大來(lái)觀察和測(cè)量(自動(dòng)測(cè)量或光標(biāo)測(cè)量均可),同時(shí)還要利用示波器的F
FT功能從頻域進(jìn)行分析。
1. 最大紋波電壓。在額定輸出電壓和負(fù)載電流下,輸出電壓的紋波(包括噪聲)的絕對(duì)值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。
2. 紋波系數(shù)Y(%)。在額定負(fù)載電流下,輸出紋波電壓的有效值Urms與輸出直流電壓Uo之比,既y=Umrs/Uo x100%
3. 紋波電壓抑制比。在規(guī)定的紋波頻率(例如50HZ)下,輸出電壓中的紋波電壓Ui~與輸出電壓中的紋波電壓Uo~之比,即:紋波電壓抑制比=Ui~/Uo~ 。
這里聲明一下:噪聲不同于紋波。紋波是出現(xiàn)在輸出端子間的一種與輸入頻率和開(kāi)關(guān)頻率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)
值表示,一般在輸出電壓的0.5%以下;噪聲是出現(xiàn)在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分,也用峰-峰(peak to peak)值
表示,一般在輸出電壓的1%左右。紋波噪聲是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的2%以下。
第二部份:開(kāi)關(guān)電源測(cè)試方法
一. 耐電壓(HI.POT,ELECTRIC STRENGTH ,DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV
1.1 定義:于指定的端子間,例如:I/P-O/P,I/P-FG,O/P-FG間,可耐交流之有效值,漏電流一般可容許10毫安,時(shí)間1分鐘。
1.2 測(cè)試條件:Ta:25攝氏度;RH:室內(nèi)濕度。
1.3 說(shuō)明:
1.3.1 耐壓測(cè)試主要為防止電氣破壞,經(jīng)由輸入串入之高壓,影響使用者安全。
1.3.2 測(cè)試時(shí)電壓必須由0V開(kāi)始調(diào)升,并于1分鐘內(nèi)調(diào)至最高點(diǎn)。
1.3.2 放電時(shí)必須注意測(cè)試器之Timer設(shè)定,于OFF前將電壓調(diào)回 0V。
1.3.3 安規(guī)認(rèn)證測(cè)試時(shí),變壓器需另行加測(cè),室內(nèi) ,溫度25攝氏度,RH:95攝氏度,48HR,后測(cè)試變壓器初/次級(jí)與初級(jí)/CORE。
1.3.5生產(chǎn)線測(cè)試時(shí)間為1秒鐘。
二.紋波噪聲(漣波雜訊電壓)(Ripple & Noise)%,mv
2.1定義:
直流輸出電壓上重疊之交流電壓成份最大值(P-P)或有效值。
2.2測(cè)試條件:I/P: Nominal,O/P : Full Load,Ta : 25℃
2.3說(shuō)明:
2.3.1示波器之GND線愈短愈好,測(cè)試線得遠(yuǎn)離PUS。
2.3.2使用1:1之Probe。
2.3.3 Scope之BW一般設(shè)定于20MHz,但是對(duì)于目前的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品測(cè)試紋波噪聲最好將BW設(shè)為最大。
2.3.4 Noise與使用儀器,環(huán)境差異極大,因此測(cè)試必須表明測(cè)試地點(diǎn)。
2.3.5測(cè)試紋波噪聲以不超過(guò)原規(guī)格值 +1%Vo。
三.漏電流(洩漏電流)(Leakage Current)mA
3.1定義:
輸入一機(jī)殼間流通之電流(機(jī)殼必須為接大地時(shí))。
3.2測(cè)試條件:I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz,Vin max.(UL1012)/60Hz,O/P: No Load/Full Load,Ta: 25 ℃
3.3說(shuō)明:
3.3.1 L,N均需測(cè)。
3.3.2UL1012 R值為1K5。
TUV R值為2K/0。15uF。
3.3.3漏電流規(guī)格TUV:3。5mA,UL1012:5mA。
四.溫度測(cè)試(Temperature Test)
4.1定義:溫度測(cè)試指PSU于正常工作下,其零件或Case溫度不得超出其材質(zhì)規(guī)格或規(guī)格定值。
4.2測(cè)試條件:I/P: Nominal,O/P: Full Load,Ta : 25℃
4.3測(cè)試方法:
4.3.1將Thermo Coupler(TYPE K)穩(wěn)固的固定于量測(cè)的物體上(速干、Tape或焊接方式)。
4.3.2 Thermo Coupler于末端絞三圈后焊成一球狀測(cè)試。
4.3.3我們一般用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量。
4.4測(cè)試零件:
熱源及易受熱源影響部分
例如:輸入端子、Fuse、輸入電容、輸入電感、濾波電容、橋整、熱敏、突波吸收器、輸出電容、輸出電容、輸出電感、變壓器、鐵芯、繞線、散熱片、大功率半導(dǎo)體、Case、熱源零件下之P.C.B.……。
4.5零件溫度限制:
4.5.1零件上有標(biāo)示溫度者,以標(biāo)示之溫度為基準(zhǔn)。
4.5.2其他未標(biāo)示溫度之零件,溫度不超過(guò)P.C.B.之耐溫。
4.5.3電感顯示個(gè)別申請(qǐng)安規(guī)者,溫升限制65℃Max(UL1012),75℃ Max(TUV)。
五.輸入電壓調(diào)節(jié)率(Line Regulation), %
5.1定義:
輸入電壓在額定范圍內(nèi)變化時(shí),輸出電壓之變化率。
Vmax-Vnor
Line Regulation(+)=------------------
Vnor
Vnor-Vmin
Line Regulation(-)=------------------
Vnor
Vmax-Vmin
Line Regulation="----------------"
Vnor
Vnor:輸入電壓為常態(tài)值,輸出為滿載時(shí)之輸出電壓。
Vmax:輸入電壓變化時(shí)之最高輸出電壓。
Vmin:輸入電壓變化時(shí)之最低輸出電壓。
5.2測(cè)試條件:
I/P:Min./Nominal/Max
O/P:Full Load
Ta:25℃
5.3說(shuō)明:
Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor與Vmin-Vnor之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。
六.負(fù)載調(diào)節(jié)率 (Load Regulation)%
6.1定義:
輸出電流于額定范圍內(nèi)變化(靜態(tài))時(shí),輸出電壓之變化率。
|Vminl-Vcent|
Line Regulation(+)=------------------×100%
Vcent
|Vcent-VfL|
Line Regulation(-)=------------------×100%
Vcent
|VminL-VfL|
Line Regulation(%)=----------------×100%
Vcent
VmilL:最小負(fù)載時(shí)之輸出電壓
VfL:滿載時(shí)之輸出電壓
Vcent:半載時(shí)之輸出電壓
6.2測(cè)試條件:
I/P:Nominal
O/P:Min./Half/Full Load
Ta:25℃
6.3Load Regulation亦可直接Vmin.L-Vcent與Vcent-Vmax.之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。
第三部分 測(cè)試報(bào)告要求的項(xiàng)目:
對(duì)于電源部品認(rèn)定測(cè)試, 測(cè)試報(bào)告要求提供測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)論。來(lái)料檢可根據(jù)要求減少測(cè)試項(xiàng)目,對(duì)于測(cè)試不合格品的應(yīng)該表明不合格的測(cè)試項(xiàng)。
一. 輸入特性。
1. 工作輸入電壓和電壓變動(dòng)范圍。
2. 輸入電壓的頻率和頻率變動(dòng)范圍。
3. 額定輸入電流。是指在輸入電壓和輸出電流在額定條件時(shí)的電流。
4. 輸入下陷和瞬間停電。這是一種輸入電壓瞬間時(shí)下降或瞬斷的狀態(tài),要用額定輸出電壓和電流加以限定。測(cè)試的指標(biāo)為電壓和時(shí)間。
5. 沖擊電流。
6. 漏電流。
7. 效率。因?yàn)樵撝笜?biāo)與發(fā)熱有關(guān),因此散熱時(shí)要考慮效率。
8. 測(cè)試中要標(biāo)明輸入采用單相2線式還是3相三線式。
二. 輸出特性。
1. 額定輸出電壓。
2. 額定輸出電流。
3. 穩(wěn)壓精度。
1) 電壓穩(wěn)定度。
2) 電流調(diào)整率。
3) 紋波噪聲。包括最大紋波電壓;最大紋波噪聲電壓。
4. 瞬間電流變動(dòng)導(dǎo)致的輸出電壓的變動(dòng)值。
三. 附屬功能要求。
1. 過(guò)流保護(hù)。
2. 過(guò)壓保護(hù)。
3. 輸入欠壓保護(hù)。
4. 過(guò)熱保護(hù)。
5. 絕緣電阻。輸入端與殼體;輸入端子和輸出端子;輸出端子和殼體。
6. 絕緣電壓。打高壓:輸入與輸出、輸入和地、輸入AC兩級(jí)之間,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定高壓值。
四. 結(jié)構(gòu)規(guī)格。
1. 形狀條件:如外包裝機(jī)殼的有無(wú)等。
2. 確定外型尺寸和尺寸公差。
3. 安裝條件:安裝位置、安裝孔、等。
4. 冷卻條件:強(qiáng)制或自冷以及通風(fēng)方向,風(fēng)量和孔徑尺寸。
5. 接口位置和標(biāo)志。
6. 操作零部件(輸出電壓可調(diào)電阻、開(kāi)關(guān)、指示燈)的位置和提示文字的位置。
7. 重量。
五. 使用環(huán)境條件。
1. 溫度。
2. 濕度。
3. 耐振動(dòng)、沖擊。
六. 其它條件。
1. 輸入噪聲。
2. 浪涌。
3. 靜電噪聲(有外殼的有要求)
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