電源模塊白盒測試方法

　　測試說明：

　　電源中輔助電源有重要意義，電源模塊的正常工作靠輔助電源來保障，輔助電源工作要比主電路要求更可靠，因?yàn)榧词乖谳斎腚妷撼薜臈l件下，輔助電源還要正常工作，以實(shí)現(xiàn)正常的保護(hù)邏輯，而且功率器件的驅(qū)動，控制芯片的工作都要靠輔助電源來保障，因此，對輔助電源的要求是：無論在動態(tài)的情況下還是在靜態(tài)的情況下，必須穩(wěn)定可靠，輸出電壓穩(wěn)定，以滿足控制和通訊電路的要求。測試工作中要充分關(guān)注輔助電源。

　　測試方法：

　　輔助電源要關(guān)注以下幾個(gè)問題：

　　A、啟動電阻設(shè)計(jì)是否合理，限流電阻（輔助電源的輸入與高壓直流母線排串聯(lián)的電阻）設(shè)計(jì)是否合理；

　　B、靜態(tài)的情況下，輔助電源的電壓是否在全電壓、負(fù)載內(nèi)；

　　C、大動態(tài)的情況下，輔助電源是否正常；

　　D、啟動過程中輸出電壓是否出現(xiàn)過沖，384X Isence端及驅(qū)動波形是否異常；

　　E、輸出電壓波形監(jiān)測；

　　F、開關(guān)管的電應(yīng)力測試；

　　G、輔助電源的溫度應(yīng)力測試；

　　H、芯片的工作主要參數(shù)，如工作電壓、功耗等。

　　針對這些問題，需要測試相應(yīng)項(xiàng)目：

　　A、啟動電阻和限流電阻測試

　　啟動電阻的功率降額必須滿足設(shè)計(jì)要求，計(jì)算功率的公式為：

　　P＝（Bmax－V1）/R，其中Vmax為輔助電源在各種情況下最大的輸入電壓，V1為輔助電源控制芯片（UC384X）正常工作電壓，計(jì)算出來的功率不能超過選用的啟動電阻的功率，同時(shí)啟動電阻的溫升必須滿足降額要求。在最高的環(huán)境溫度、輔助電源最高的輸入電壓Vmax下，正常工作時(shí)，啟動電阻的最高溫度（溫度穩(wěn)定以后）不超過120oC（15oC的降額，135oC-15oC＝120oC），如果在常溫下測試，測試溫升需要轉(zhuǎn)換到最高工作環(huán)境溫度。

　　限流電阻的功率也要滿足降額的要求，用示波器測試正常情況下，滿載開機(jī)，滿載關(guān)機(jī)情況下電阻兩端的電壓波形，通過電壓波形，測試出電阻兩端的電源有效值，根據(jù)有效值計(jì)算電阻的功率，要求功率在開機(jī)和關(guān)機(jī)以及正常情況下要滿足降額要求。

　　B、靜態(tài)的情況下，輸出電壓范圍測試

　　測試模塊輸入電壓分別為Vinmin，Vinnom，Vinmax和輸出Iomin，Ionom、Iomax，輸出限流點(diǎn)，輸出深度限流狀態(tài)下的輔助電源每一路輸出電壓，要求每一路輸出電壓在每一種情況下都保持穩(wěn)定，而且能夠滿足控制回路和通訊回路的可靠工作要求（注意：Vinmin為輔助電源剛剛開始工作的電壓，Vinmax為模塊輸入過壓保護(hù)后的電壓，過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)以后，模塊都能正常工作）。

　　C、動態(tài)的情況下，輔助電源輸出電壓范圍：

　　用AC SOURCE調(diào)節(jié)模塊的輸入電壓和輸出負(fù)載同時(shí)跳變（輸入電壓在最高電壓和最低輸入電壓之間跳變，跳變時(shí)間為50ms，輸出從空載到滿載跳變，跳變時(shí)間為5ms，Tr和Tf設(shè)置為20us對應(yīng)1A），在這種情況下，測試輔助電源各路輸出電壓，要求每一路輸出電壓都能保持穩(wěn)定，而且能夠滿足控制回路和通訊回路的可靠工作要求。

　　D、關(guān)鍵點(diǎn)波形測試：

　　分別在輸入過壓點(diǎn)-5V、欠壓點(diǎn)＋5V啟動時(shí)測試輸出電壓波形，3844 Isence端及開關(guān)管驅(qū)動波形，監(jiān)測是否出現(xiàn)輸出電壓過沖、開關(guān)管過流及開關(guān)管驅(qū)動端波形異常等情況。同時(shí)在各種動態(tài)的情況下（包括輸入動態(tài)，輸出動態(tài)的情況下），各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的波形測試。

　　E、輸出電壓紋波測試：

　　輸出額定線形負(fù)載情況下，用測試電壓紋波的方法測試輸出電壓波形，其紋波P-P值應(yīng)小于5％輸出電壓。

　　判斷標(biāo)準(zhǔn)：

　　以上測試項(xiàng)目作為檢測輔助電源性能的測試。啟動電阻溫升正常，未出現(xiàn)開關(guān)管電流及驅(qū)動波形異常，在工作范圍內(nèi)輔助電源電壓正常，在異常電壓輸入范圍輔助電源正常（在電源能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)的范圍內(nèi)正常），合格；否則不合格。

　　2 功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)力測試

　　測試說明：

　　功率半導(dǎo)體器件主要包括：DCDC的主功率管、輸出整流二極管、PFC的主功率管、PFC的整流二極管、PFC的夸接二極管等。這些功率半導(dǎo)體器件的正確使用是電源可靠性的重要保證，為保證功率器件的合理使用，需要考慮合理的電流、電壓降額和結(jié)溫降額，故測試應(yīng)在以下幾個(gè)方面注意：

　　A、滿足電壓降額要求；

　　B、滿足電流降額要求；

　　C、滿足溫度降額要求

　　測試方法：

　　A、測試功率半導(dǎo)體器件在最惡劣條件下的Vds電壓波形，確定最高電壓和最大尖鋒電壓。由于Vds的電壓比較高，而且最大的電壓尖鋒的頻率能夠達(dá)到30-40MHz，故一般的測試時(shí)，電壓尖鋒小于300V的，可采用一般的示波器原配探頭（一般額定電壓為300，帶寬為100M或50M，測試的波形不會失真），當(dāng)電壓尖鋒大于300V時(shí)，測試以高壓無源探頭的測試結(jié)果為準(zhǔn)（帶寬為100M），測試的波形一般也不會失真。對于有源高壓探頭，因?yàn)閹捿^窄，一般為20MHz，容易失真，不建議使用。

　　對于電壓應(yīng)力的測試，主要測試在動態(tài)情況下的電壓應(yīng)力（因?yàn)榉€(wěn)態(tài)情況下的電壓應(yīng)力較?。?，具體的測試條件如下：

　?。?）輸入電壓為最高電壓，分別測試輸出空載、滿載、限流狀態(tài)、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(fù)載跳變條件為：跳變時(shí)間5ms，Tr和Tf為1A對應(yīng)20us），空載到短路情況下，器件的電壓應(yīng)力。改變輸入電壓，在最低輸入電壓和額定輸入電壓下重新以上的測試。記錄測試的最大應(yīng)力，記錄超標(biāo)的電壓波形。

　?。?）輸入電壓在最大電壓和最下電壓之間跳變（跳變時(shí)間為20ms）分別測試輸出空載、滿載、限流狀態(tài)、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(fù)載跳變條件為：跳變時(shí)間5ms，Tr和Tf為1A對應(yīng)20us），空載到短路情況下，器件的電壓應(yīng)力。

　?。?）模擬系統(tǒng)上運(yùn)行的情況測試下，在系統(tǒng)上，當(dāng)模塊處于浮充狀態(tài)，監(jiān)控使模塊變?yōu)榫?，這時(shí)由于模塊電壓上升速度不一致，導(dǎo)致電壓上升較快的模塊瞬間承受過高的功率，同時(shí)模塊又沒法短路回縮（電壓高于短路回縮點(diǎn)），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(biāo)。具體的模擬方法：如測試25A（或50A模塊）時(shí)，用100A的模塊和25A模塊（或50A模塊）并聯(lián)，然后帶100A的負(fù)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(shí)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(shí)25A（或50A）模塊電壓上升，從而瞬時(shí)帶100A的負(fù)載，測試這時(shí)的管子電壓應(yīng)力。

　　對于100A模塊，可以采用機(jī)柜進(jìn)行模擬以上的現(xiàn)象，主要是讓模塊子瞬間帶很大的負(fù)載而又不讓模塊回縮，測試這時(shí)的電壓應(yīng)力。具體可以根據(jù)實(shí)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(fù)載跳變條件為：跳變時(shí)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(shí)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(fù)載跳變條件為：跳變時(shí)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(shí)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(shí)，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(diǎn)溫度測試儀測試各個(gè)功率器件的溫升，同時(shí)打印溫度曲線，直到溫度曲線為平滑曲線為止（即溫度已達(dá)到穩(wěn)定）。

　　同時(shí)必須測試風(fēng)扇損壞時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)：

　?。?）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(xiàng)目組能夠出具體器件認(rèn)證器件合格的《器件超額使用報(bào)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(xiàng)目組能夠出具體器件認(rèn)證器件合格的《器件超額使用報(bào)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。