開關電源適配器的性能指標和測試方法
                        發布時間:2022-09-26 12:15:14 瀏覽次數:1709 作者:admin 返回列表

                        開關電源適配器的性能指標和測試方法

                        開關電源適配器的設計、制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),并驗證能否通過。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。

                        當驗證電源適配器的品質時,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(Conmine 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馀裕度,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。

                        ?傳導干擾/免疫:經由電源線之傳導性干擾/免疫

                        ?幅射干擾/免疫:經由磁場之幅射性干擾/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)之超過穩壓范圍的狀況、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線路之傳導性干擾(由供電或建筑物內引起)。

                        ?Surge:經由電源線之高能量暫態雜訊干擾(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: 開機輸入沖擊電流,開關電源對供電系統的影響。

                        第一部份:開關電源測試規范

                        電源指標的概念、定義

                        一. 描述輸入電壓影響輸出電壓的幾個指標形式。

                        1.絕對穩壓系數。

                        A.絕對穩壓系數:表示負載不變時,穩壓電源輸出直流變化量△U0與輸入電網變化量△Ui之比。既:K=△U0/△Ui。

                        B.相對穩壓系數:表示負載不變時,穩壓器輸出直流電壓Uo的相對變化量△Uo與輸出電網Ui的相對變化量△Ui之比。S=△Uo/Uo / △Ui/Ui

                        2. 電網調整率。它表示輸入電網電壓由額定值變化+-10%時,穩壓電源輸出電壓的相對變化量,有時也以絕對值表示。

                        3. 電壓穩定度。負載電流保持為額定范圍內的任何值,輸入電壓在規定的范圍內變化所引起的輸出電壓相對變化△Uo/Uo(百分值),稱為穩壓器的電壓穩定度。

                        二. 負載對輸出電壓影響的幾種指標形式。

                        1. 負載調整率(也稱電流調整率)。在額定電網電壓下,負載電流從零變化到最大時,輸出電壓的最大相對變化量,常用百分數表示,有時也用絕對變化量表示。

                        2. 輸出電阻(也稱等效內阻或內阻)。在額定電網電壓下,由于負載電流變化△IL引起輸出電壓變化△Uo,則輸出電阻為Ro=|△Uo/△IL| 歐。

                        三. 紋波電壓的幾個指標形式。

                        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。經過穩壓作用,可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低,降低的倍數反比于穩壓系數S 。

                        問題:如何測量電源紋波?

                        回答: 可以先用示波器將整個波形捕獲,然后將關心的紋波部分放大來觀察和測量(自動測量或光標測量均可),同時還要利用示波器的F

                        FT功能從頻域進行分析。

                        1. 最大紋波電壓。在額定輸出電壓和負載電流下,輸出電壓的紋波(包括噪聲)的絕對值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。

                        2. 紋波系數Y(%)。在額定負載電流下,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。紋波是出現在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關頻率同步的成分,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:開關電源測試方法

                        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,時間1分鐘。

                        1.2 測試條件:Ta:25攝氏度;RH:室內濕度。

                        1.3 說明:

                        1.3.1 耐壓測試主要為防止電氣破壞,經由輸入串入之高壓,影響使用者安全。

                        1.3.2 測試時電壓必須由0V開始調升,并于1分鐘內調至最高點。

                        1.3.2 放電時必須注意測試器之Timer設定,于OFF前將電壓調回 0V。

                        1.3.3 安規認證測試時,變壓器需另行加測,室內 ,溫度25攝氏度,RH:95攝氏度,48HR,后測試變壓器初/次級與初級/CORE。

                        1.3.5生產線測試時間為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測試條件:I/P: Nominal,O/P : Full Load,Ta : 25℃

                        2.3說明:

                        2.3.1示波器之GND線愈短愈好,測試線得遠離PUS。

                        2.3.2使用1:1之Probe。

                        2.3.3 Scope之BW一般設定于20MHz,但是對于目前的網絡產品測試紋波噪聲最好將BW設為最大。

                        2.3.4 Noise與使用儀器,環境差異極大,因此測試必須表明測試地點。

                        2.3.5測試紋波噪聲以不超過原規格值 +1%Vo。

                        三.漏電流(洩漏電流)(Leakage Current)mA

                        3.1定義:

                        輸入一機殼間流通之電流(機殼必須為接大地時)。

                        3.2測試條件:I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz,Vin max.(UL1012)/60Hz,O/P: No Load/Full Load,Ta: 25 ℃

                        3.3說明:

                        3.3.1 L,N均需測。

                        3.3.2UL1012 R值為1K5。

                        TUV R值為2K/0。15uF。

                        3.3.3漏電流規格TUV:3。5mA,UL1012:5mA。

                        四.溫度測試(Temperature Test)

                        4.1定義:溫度測試指PSU于正常工作下,其零件或Case溫度不得超出其材質規格或規格定值。

                        4.2測試條件:I/P: Nominal,O/P: Full Load,Ta : 25℃

                        4.3測試方法:

                        4.3.1將Thermo Coupler(TYPE K)穩固的固定于量測的物體上(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試。

                        4.3.3我們一般用點溫計測量。

                        4.4測試零件:

                        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:

                        4.5.1零件上有標示溫度者,以標示之溫度為基準。

                        4.5.2其他未標示溫度之零件,溫度不超過P.C.B.之耐溫。

                        4.5.3電感顯示個別申請安規者,溫升限制65℃Max(UL1012),75℃ Max(TUV)。

                        五.輸入電壓調節率(Line Regulation), %

                        5.1定義:

                        輸入電壓在額定范圍內變化時,輸出電壓之變化率。

                        Vmax-Vnor

                        Line Regulation(+)=------------------

                        Vnor

                        Vnor-Vmin

                        Line Regulation(-)=------------------

                        Vnor

                        Vmax-Vmin

                        Line Regulation="----------------"

                        Vnor

                        Vnor:輸入電壓為常態值,輸出為滿載時之輸出電壓。

                        Vmax:輸入電壓變化時之最高輸出電壓。

                        Vmin:輸入電壓變化時之最低輸出電壓。

                        5.2測試條件:

                        I/P:Min./Nominal/Max

                        O/P:Full Load

                        Ta:25℃

                        5.3說明:

                        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.負載調節率 (Load Regulation)%

                        6.1定義:

                        輸出電流于額定范圍內變化(靜態)時,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:最小負載時之輸出電壓

                        VfL:滿載時之輸出電壓

                        Vcent:半載時之輸出電壓

                        6.2測試條件:

                        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 測試報告要求的項目:

                        對于電源部品認定測試, 測試報告要求提供測試數據及結論。來料檢可根據要求減少測試項目,對于測試不合格品的應該表明不合格的測試項。

                        一. 輸入特性。

                        1. 工作輸入電壓和電壓變動范圍。

                        2. 輸入電壓的頻率和頻率變動范圍。

                        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的電流。

                        4. 輸入下陷和瞬間停電。這是一種輸入電壓瞬間時下降或瞬斷的狀態,要用額定輸出電壓和電流加以限定。測試的指標為電壓和時間。

                        5. 沖擊電流。

                        6. 漏電流。

                        7. 效率。因為該指標與發熱有關,因此散熱時要考慮效率。

                        8. 測試中要標明輸入采用單相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. 穩壓精度。

                        1) 電壓穩定度。

                        2) 電流調整率。

                        3) 紋波噪聲。包括最大紋波電壓;最大紋波噪聲電壓。

                        4. 瞬間電流變動導致的輸出電壓的變動值。

                        三. 附屬功能要求。

                        1. 過流保護。

                        2. 過壓保護。

                        3. 輸入欠壓保護。

                        4. 過熱保護。

                        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兩級之間,根據國家標準制定高壓值。

                        四. 結構規格。

                        1. 形狀條件:如外包裝機殼的有無等。

                        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:強制或自冷以及通風方向,風量和孔徑尺寸。

                        5. 接口位置和標志。

                        6. 操作零部件(輸出電壓可調電阻、開關、指示燈)的位置和提示文字的位置。

                        7. 重量。

                        五. 使用環境條件。

                        1. 溫度。

                        2. 濕度。

                        3. 耐振動、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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