1 概述
本文电源模块一般指的独立电源模块(如-48V转12V)或者单板内部电源模块(如12V转5V)。另,下文中用例根据电源模块实际设计要求而选择适用。
一般来说,一次电源多数是指从交流变为直流;二次电源多数是指从直流变为直流。一次电源与二次电源是相对的。
2 测试仪器
一般会用到示波器、万用表、功率计、电子负载仪、稳压电源、耐压计以及EMC专业设备等。
3 测试用例
主要涉及基本输入输出功能、性能参数指标、可靠性(冗余容错备份/故障/热...)、电磁兼容、安规安全等。
3.1 电源输入电压范围测试
额定负载下,调整输入电压为最大/小/额定输入电压,反复上下电,电源应能正常起机。
3.2 负载调整率(Load Regulation)
额定输入电压下,负载在满/空载时,输出电压偏离Normal值的百分比。
Load Regulation = (Vout max - Vout min) / Vout normal。
3.3 电压调整率(Line Regulation)
额定负载下,输入电压在最大/小输入时,输出电压偏离Normal值的百分比。
Line Regulation = (Vout max - Vout min) / Vout normal。
3.4 稳压精度
输入电压和负载分别在全范围最大和最小范围时,输出电压偏离Normal值的百分比。
个人认为上述几个用例中的电压变化(如空载/满载,最小/大输入电压)是属于缓慢变化;后续的负载动态测试,电压变化率较大。
3.5 电源效率
额定输入电源和额定负载下,输出功率和输入功率之比。可使用功率计(或者电压表电流表方式)测试。
3.6 电源输出开关控制测试
额定输入压和额定负载下,通过控制电源模块的使能端电平逻辑控制电源输出关闭和打开。
注意使能端为悬空时,电源输出状态如何。
3.7 启动冲击电流测试
电源在输出满载的条件下,输入电压在规定时间内接通和断开时,输入电流在达到稳定状态前的最大瞬间电流值。
3.8 缓启动测试
在额定输入电压和额定负载的条件下,输出电压上升到额定输出电压值的时间。
缓启动的目的在于限制刚上电时的冲击电流。
3.9 输入过/欠压保护
输入电压过/欠压时,电源关机无输出;输入电源恢复(一般具有迟滞保护功能)正常后电源正常起机,且输出无震荡。
3.10 输出过流保护
额定输入电压下,逐渐调大负载电流值至输出电压明显下降(一般下降到5%Vout,或者参照具体的指标定义),测量其电流值应在规定的过流保护点范围内。
对有输出短路保护要求的电源,在各种输入电压条件下多次输出短路测试不应损坏电源。
3.11 输出电压微调
测试通过模块给定的微调端子调节输出电压的能力。
可通过输出电压引脚处通过MOS管+电阻来实现输出电压在+-5%范围内改变,MOS管控制端由CPLD等来控制。
适用于支持该功能电路的测试。
3.12 输出过压/欠压保护
当输出电压异常时(低于某值或者高于某值),输出电压直接关机至0 V。
适用于支持该功能电路的测试,输出电压能调到保护点。
3.13 温度系数
环境温度变化时,输出电压的变化相对于常温下Normal值和温差百分比。
  温度系数=(Vout max - Vout min)/ (Vout normal * △T)。
3.14 纹波噪声测试
测试输出电压上叠加的与电源开关频率同频的波动(即纹波Ripple)和高频杂音峰峰值(即噪声Noise),如下图所示。通常,电源的纹波要求≤3%*电压,噪声要求≤5%*电压。特殊芯片会要求1%的精度,具体以芯片规格书为准。
因为电路元件都有一个可承受最大电压范围及逻辑电平的分界线,超过这个最大电压,就有可能损坏元件或影响寿命;而出现过低电压时,有可能引起器件的电平逻辑错误,保证电源的纹波噪声处于合理范围,才能保持产品的正常运行。
一般推荐采用 示波器DC档位/50欧姆/长余辉模式(全带宽测噪声+20M测纹波)+同轴电缆+隔直电容+接地线要短(可焊在被测对象附近电容) + 产品满负载 测量。
隔直电容和示波器50欧姆组成带通滤波器,一定范围下,电容容值越大,低通截止频率越低,故选择较大的电容,如1uf以上,
①无源探头的带宽较低,而电源开关噪声一般都在百MHz以上;②电源内阻一般在几百毫欧以内,选择高阻1Mohm的无源探头对于高频会产生反射现象,因此可以选择用同轴线来代替无源探头,此时示波器端接阻抗设置为50欧,与同轴线阻抗相匹配,根据传输线理论,电源噪声没有反射,此时认为测量结果最准确;③利用同轴线的测量方法,最准确的是采用DC 50欧,但是大部分示波器在DC 50欧时offset最大电压为1V,无法满足大部分电源的测量要求,而示波器内部端接阻抗为50欧时,不支持AC耦合,因此需要外置一个AC电容。
【硬件篇之电源纹波噪声测试】_良知犹存的博客-CSDN博客_电源噪声测试
3.15 动态负载特性测试
测试输出负载变化情况下(例如输出负载在额定值的25%-50%-25%和50%-75%-50%周期性变化,其电流变化速度见厂家给定资料。如厂家没有给出,则按照周期1毫秒,变化速率1安培/微秒来设定), 模块输出电压稳定在Normal值的能力,输出电压波形的过冲幅度和恢复时间应满足要求,另外此时器件不能出现啸叫。
3.16 容性负载测试
在额定输入下,测试电源模块带容性负载能力,特别是启动过程中,输出电压的上升特性和启动后的稳定能力。
测试场景包含额定输入下,接轻载/额定负载,以厂家给定的最大/小容性负载接上电解电容。厂家未给出最大容性负载,则根据输出额定电流,按1000UF/A计算容值。额定输出电流大于10A的,一律按10A处理。
3.17 输入电压动态变化测试
测试模块在输入电压波动情况下,电源模块应能正常工作,输出电压变化小于稳压精度要求。这里波动是在在输入电压范围内的最大/小值之间快速动态变化。
3.18 输入电压跌落测试
测试输入电压短时跌落时, 模块在输入电压恢复正常后应能正常工作,过冲量不得超过10%标称输出电压。
3.19 输入瞬态冲击测试
测试输入瞬态冲击电压时,模块不应损坏, 可实现保护,脉冲过后应能自动开机,正常运行,各项指标正常。
一般在EMC测试中执行。
3.20 耐压测试
测试模块输入-输出,输入-外壳,输出-外壳等之间的绝缘强度。
设定耐压计的电压为规定的耐压值,电流为规定的漏电流值,在规定的测试时间内,模块应无击穿,无飞弧现象。
3.21 温升测试
在输出最大负载下,经过一定时间达到热平衡后,测外壳/关键器件如MOS管温度,作为可靠性评估依据。
3.22 电源反接测试
确认电源有反接保护电路,才做此测试,电源模块不会损坏;正常接入后,电源能够正常工作。
3.23 反复上下电测试
在最大/小输入电压及负载范围下,观察电源输出的上下电波形(无震荡,无过冲)及上下电时间。
3.24 反复插拔测试
如果电源模块是独立模块,反复插拔电源模块,观察电源输出的上下电波形(无震荡,无过冲)及上下电时间。
3.25 双电源冗余测试
测试两路电源在一路出现故障/断开/接入等情况下,检查整个产品工作是否正常。
3.26 双电源均流测试
测量两路电源同时工作时,各自提供给产品的功率大小是否均等平衡。
3.27 电源拉偏测试
通过调节电源芯片输出上下拉阻值来改变输出电压,从而实现对被供电芯片进行拉偏; 或者直接对电源芯片或者电源模块输入进行电压拉偏,检查整个产品工作是否正常。
3.28 产品上电时序测试
检测产品内部各模块的上电时序符合设计或者芯片手册要求。
|