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電源測試大全(三):白盒測試

作者: 時間:2016-12-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

短路回縮(電壓高于短路回縮點),這是模塊的應(yīng)力比較大,肯可能會導(dǎo)致器件應(yīng)力超標。具體的模擬方法:如測試25A(或50A模塊)時,用100A的模塊和25A模塊(或50A模塊)并聯(lián),然后帶100A的負載,調(diào)節(jié)100A模塊的輸出電壓為43A,25A(或50A)模塊的電壓為42V,這時25A(或50A)模塊沒法帶載輸出,突然調(diào)節(jié)25A(或50A)模塊的電壓為58V,這時25A(或50A)模塊電壓上升,從而瞬時帶100A的負載,測試這時的管子電壓應(yīng)力。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/328427.htm

  對于100A模塊,可以采用機柜進行模擬以上的現(xiàn)象,主要是讓模塊子瞬間帶很大的負載而又不讓模塊回縮,測試這時的電壓應(yīng)力。具體可以根據(jù)實際的使用電路分析和測試分別模塊的最大電壓應(yīng)力。

  B、電流應(yīng)力測試

  測試功率器件載最惡劣條件下的Ids電流波形,確定最高工作電流和最大尖鋒電流,具體的測試條件如下:

 ?。?)輸入電壓最低電壓,輸出電壓為最大,分別測試輸出滿載、限流、空載滿載跳變、空載到限流(輸出電壓為50V左右)、空載到深度限流(輸出電壓小于40V),(所有的負載跳變條件為:跳變時間5ms,tr和tf為1A對應(yīng)20us),空載到短路情況下,器件的電流應(yīng)力。

 ?。?)輸入電壓載最大電壓和最小電壓之間跳變(跳變時間為201ms),分別測試輸出滿載、限流、空載滿載跳變、空載到限流(輸出電壓為50V左右)、空載到深度限流(輸出電壓小于40V),(所有的負載跳變條件為:跳變時間5ms,tr和tf為1A對應(yīng)20us),空載到短路情況下,器件的電流應(yīng)力。

  具體可根據(jù)實際使用電路分析和測試,分別求出使用的最大額定電流。

  C、溫度應(yīng)力

  分別測試功率器件的最高溫升,溫升應(yīng)該滿足降額要求。測試最高溫度下器件的殼溫是最直接的判據(jù);作為替代方式可以測試常溫下的溫升ΔT,則器件的最高溫升為:

  Tcasemax = Tenvmax +ΔT

  Tjmax = Tcasemax + P*Rth

  Tcasemax:最高殼溫;Tenvmax:最高環(huán)境溫度;Tjmax:最高結(jié)溫;P:器件的功耗;Rth:從結(jié)到殼的熱阻

  測試時,溫度測試必須在最高的環(huán)境溫度下測試。

  測試的條件為:輸入溫最低的輸入電壓,輸出為最大功率(最高的輸出電壓,額定的輸出電流)用多點溫度測試儀測試各個功率器件的溫升,同時打印溫度曲線,直到溫度曲線為平滑曲線為止(即溫度已達到穩(wěn)定)。

  同時必須測試風(fēng)扇損壞時,在最惡劣情況下的溫度應(yīng)力,也必須滿足降額要求。

  判斷標準:

 ?。?)對于電壓應(yīng)力,在各種條件下,滿足測試的最大Vds小于器件的額定工作電壓,合格;如果測試的最大Vds大于器件的額定工作電壓,項目組能夠出具體器件認證器件合格的《器件超額使用報告》,合格,否則不合格。

 ?。?)對于電流應(yīng)力,在各種條件下,滿足測試的最大電流小于器件的額定工作電流,合格;如果測試的最大電流大于器件的額定工作電流,項目組能夠出具體器件認證器件合格的《器件超額使用報告》,合格,否則不合格。

 ?。?)對于溫度應(yīng)力,必須有15oC的降額,也就是說,在最高的環(huán)境溫度下測試,器件的表面溫度必須小于(器件的額定結(jié)溫-15oC-P*Rth),一般P*Rth取15oC,符合上述說明,合格;否則不合格。

  4 磁性器件的測試

  測試說明:

  電路中磁性元件主要在輸入共模電感、PFC電感、變壓器、濾波電感、輸出共模電感、驅(qū)動變壓器、諧振電感等處使用,起著EMI濾波及能量傳遞等作用,評價磁性元件應(yīng)用是否恰當主要關(guān)注以下幾個方面:

  A、是否存在飽和現(xiàn)象

  B、溫升是否滿足要求,磁性溫升是因為鐵損(渦流損耗、磁滯損耗)和銅損造成。

  常用的磁性材料有:鐵氧體、坡莫合金、非晶態(tài)合金等,根據(jù)其特性,分別應(yīng)用在不同的場合。

  正確的設(shè)計才能保證磁性元件應(yīng)用的合理,由于隨溫度的變化磁心的特性有較大的變化,因此最惡劣的條件下的驗證是必要的。

  測試方法:

 ?。?)輸入和輸出共模電感

  一般不會存在飽和問題,其主要作用是實現(xiàn)EMI要求,同時有抑制輸入的共模串擾的作用,其考慮主要是良好的絕緣,在要求頻段內(nèi)的電感量,分步電容小,溫升滿足要求。前三點由EMC測試保證,溫升需要測試,測試常溫下最大電流(銅耗最大)條件下的溫升ΔT,以衡量設(shè)計的合理性。

  (2)PFC電感

  PFC電感在功率回路中起能量傳遞的作用,雖然一般PFC控制芯片具有限流作用,但是電感的飽和降引起嚴重溫升和輸入電流波形畸變,因此需測試最惡劣條件下的工作情況。

  A、測試最低電壓輸入,最大功率輸出時的PFC電感電流波形,電流波形不會出現(xiàn)非正常的上翹,即不會飽和(動態(tài)情況下,不作為磁性器件的要求,但其他器件的降額必須滿足降額)。

  B、降輸入電壓調(diào)整為在欠壓點+5V(持續(xù)時間為200ms)、過壓點-5V(持續(xù)時間為200ms)之間跳變,輸出調(diào)整為最大線形負載時,測試PFC電感電流波形,電流波形不會出現(xiàn)非正常的上翹,即不會飽和。同時,需要在最低輸入電壓時分別測試輸出滿載、限流、空載滿載跳變、空載到限流、空載到深度限流,電感電流的波形,判斷是否能夠滿足要求。

  C、在最低輸入電壓,最大輸出功率情況下,測試常溫下的溫升ΔT,應(yīng)滿足溫升要求。

  D、在最低輸入電壓,最大輸出功率情況下,測試最高工作溫度下的溫升ΔT,與常溫比較無太大差異,且磁心溫度不會超標。

 ?。?)變壓器

  隨電路拓撲不同,變壓器的要求也不同,不考慮集成磁情況,一般雙極性變壓器(如全橋、半橋、推挽等開關(guān)電源變壓器),單端正激類變壓器,單端反激類變壓器類型,且與具體采用的復(fù)位技術(shù)有關(guān)。

  變壓器的飽和溫升問題是值得注意的問題,可以從以下方面考慮:

  A、變壓器最大輸入電流(變壓器輸入電壓最低,輸出功率最大)情況下的電流波形不應(yīng)出現(xiàn)異常的上翹。

  B、將輸入電壓調(diào)整為在欠壓點+5V(持續(xù)時間為50ms)、過壓點-5V(持續(xù)時間為50ms)之間跳變,輸出調(diào)整為最大線形負載(持續(xù)時間為500ms)、空載(持續(xù)時間為500ms)之間跳變,測試變壓器的電流波形,電流波形不會出現(xiàn)非正常的上翹,激即不會飽和。同時,需要在最低輸入電壓時分別測試輸出滿載、限流、空載滿載跳變、空載到限流、空載到深度限流,電感電流的波形,判斷是否能夠滿足要求。

  C、在最低輸入電壓,最大輸出功率情況下,測試常溫下的溫升ΔT,應(yīng)滿足溫升要求。

  D、在最低輸入電壓,最大輸出功率情況下,測試最高工作溫度下的溫升ΔT,與常溫比較無太大差異,且磁心溫度不會超標。

 ?。?)輸出濾波電感

  輸出濾波電感工作在直流狀態(tài)下,電感量的大小影響主電路的工作穩(wěn)定性和特性。

  輸出濾波電感要求在最惡劣的情況下不出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,溫升滿足要求。

  A、電感中流過最大電流(電流輸出處于限流狀態(tài),輸出最大電流時)情況下的電流波形不應(yīng)出現(xiàn)異常的上翹。

  B、在最低輸入電壓,最大輸出功率情況下,測試常溫下的溫升ΔT,應(yīng)滿足溫升要求。

  D、在最低輸入電壓,最大輸出功率情況下,測試最高工作溫度下的溫升ΔT,與常溫比較無太大差異,且磁心溫度不會超標。

  判斷標準:

 ?。?)測試中電感或變壓器中電流在最惡劣狀況下不會出現(xiàn)飽和;

 ?。?)常溫下的磁性元件溫升和最高工作溫度下的溫升現(xiàn)象;

 ?。?)換算到最高溫度及最惡劣輸出狀態(tài)下磁性元件及其線包上的表面溫度不超過安規(guī)的規(guī)定。對于絕緣等級A(105度),任何情況下,表面溫度不能超過90度;對于絕緣等級B(130度),任何情況下,表面溫度不能超過110度;對于絕緣等級F(155度),任何情況下,表面溫度不能超過135度;對于絕緣等級H(180度),任何情況下,表面溫度不能超過150度。

  (4)磁性元件內(nèi)部的溫升不能超過《器件認證降額規(guī)范》要求的降額。

  5 DC/DC反饋環(huán)測試

  測試說明:

  每種DC/DC主電路拓撲都有其典型的反饋效正網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),合適的校正網(wǎng)絡(luò)不但可以得到穩(wěn)定的靜態(tài)性能,而且可以獲得良好的動態(tài)特性,通過測試和調(diào)整可以獲得滿意的校正網(wǎng)絡(luò)。在閉回路下測得的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù),可以反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,以及在不穩(wěn)定的情況之下的調(diào)試趨勢。由于溫度對環(huán)路參數(shù)會導(dǎo)致一定的影響,故除了進行常溫下的環(huán)路測試以外,還必須進行高、低溫和濕度下進行環(huán)路測試。

  測試方法:

  一般的,測試接線圖如下圖所示:

  注:R參考基準信號;C輸出信號;H分壓網(wǎng)絡(luò);S注入測試信號;Y儀器測試端;Z儀器參考端;G1和G2為部分主電路

  利用HP4149A和信號耦合變壓器在控制信號的總反饋端結(jié)成如上圖的結(jié)法,利用HP4149的矢量相除可以直接得出:T/R=-Y/Z=-G1G2H,固定引進180度相移,因此在HP4149的BODE圖上,可以得到增益為0dB處的相位為相位裕度,在相位為0deg處的增益為增益裕度。

  參數(shù)設(shè)置為:

  電壓環(huán)測試信號:10~50mV(視測試點噪音而定)2

  副邊限流環(huán)測試信號:5~10mV(視測試點噪音而定)2

  當輸出電壓高于42V時,TEST端和REFRERECE端要用分壓電路分壓到42V之內(nèi),同時測試信號也要相應(yīng)增大,增大的倍數(shù)為:1/分壓比。

2 在掃描頻率范圍



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