電源行業(yè)中對于AC/DC的電源測試解決方案

電源發(fā)展概述
　　電源行業(yè)是整個電子產(chǎn)業(yè)的能源基礎(chǔ)行業(yè)，隨著電力電子設(shè)備的多樣化及人們節(jié)能環(huán)保意識的增強(qiáng)，電源市場也隨之繁榮活躍起來，競爭預(yù)演愈烈。

　　電源種類尤其復(fù)雜多樣，大致可以分為AC/DC電源、DC/AC電源、DC/DC電源、AC/AC電源等幾類；用途上又可分為適配器、UPS、PC電源、通信電源、安防電源、醫(yī)療電源、航空電源等?？v觀這些種類的電源，其未來發(fā)展趨勢正如業(yè)內(nèi)專家所指出的：1、更小的外形因子，即功率密度的提升，2、更高的效率，即要達(dá)到80%乃至90%以上，3、更低的每瓦成本。

　　這些都對電源測試提出了更加嚴(yán)格的要求，以保障滿足高要求的電源能夠適應(yīng)較為苛刻的使用環(huán)境。本文主要介紹了由北京普源精電科技有限公司（RIGOL）提供的AC/DC電源測試解決方案。

AC/DC電源的主要測試參數(shù)
　　在門類眾多的電源產(chǎn)品中，AC/DC電源是應(yīng)用最為廣泛的電源之一。如常見的筆記本適配器、手機(jī)適配器、PC電源等都是典型的AC/DC開關(guān)電源，電子市場上的AC/DC開關(guān)電源模塊也屬于這個范疇。

　　電源廠商為了保證出廠產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)，并進(jìn)一步提高AC/DC電源的性能指標(biāo)，通常都需要經(jīng)過嚴(yán)格的測試過程，其中包含了輸出測試、輸入測試、保護(hù)測試、安全測試、環(huán)境測試和E.M.C測試等種類繁多的測試項目。在這些測試項目中，更需要關(guān)注的是AC/DC電源特性的交流輸入范圍、電源調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率、紋波及噪聲、啟動及保持時間、上升時間、過載保護(hù)、過壓保護(hù)、耐壓絕緣、漏電電流、電磁兼容、電源效率等一系列性能特征參數(shù)。

　　為了滿足復(fù)雜的測試要求，幫助電源廠商提高電源產(chǎn)品質(zhì)量，RIGOL的應(yīng)用工程師深入電源行業(yè)調(diào)查研究，為用戶提供了一個高效、快捷的AC/DC電源測試系統(tǒng)。

AC/DC電源測試方案
　　典型的AC/DC電源測試系統(tǒng)包含了程控交流電源、程控電子負(fù)載、高精度數(shù)字萬用表、數(shù)字示波器、多通道程控開關(guān)以及工控機(jī)和測試軟件。

　　在測試系統(tǒng)中，所選用儀器設(shè)備的性能高低及品質(zhì)優(yōu)劣直接關(guān)系到測試系統(tǒng)的穩(wěn)定與效率。RIGOL作為國內(nèi)領(lǐng)先的測量儀器與解決方案供應(yīng)商，提供的數(shù)字示波器DS1302CA和數(shù)字萬用表DM3058，在同端產(chǎn)品中擁有極高的技術(shù)指標(biāo)和穩(wěn)定的產(chǎn)品性能。

　　雙通道數(shù)字示波器DS1302CA擁有300MHz的帶寬和2GS/s的實時采樣率，可以非常準(zhǔn)確的完成電源紋波測試及其他基本測試；標(biāo)準(zhǔn)配置的USB接口和RS-232接口，為用戶提供了多種可選的系統(tǒng)集成方案；另外，可以選配的USB-GPIB模塊，能夠?qū)S1302CA接入GPIB總線的測試系統(tǒng)。如圖1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 RIGOL DS1302CA數(shù)字示波器

　　DM3058是一款擁有240 000讀數(shù)的五位半高精度數(shù)字萬用表，標(biāo)準(zhǔn)配置了USB接口、RS-232接口、GPIB接口和符合LXI-C標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，更是可以方便的接入多種類型的總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。在程控指令方面，不僅擁有符合SCPI標(biāo)準(zhǔn)的指令，還兼容市場上同類主流產(chǎn)品的指令，能夠直接替換使用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 RIGOL DM3058數(shù)字萬用表

　　同時，在測量準(zhǔn)確度上達(dá)到了同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，基本直流電壓準(zhǔn)確度達(dá)到0.015%+0.003%，基本直流電流準(zhǔn)確度達(dá)到0.02%+0.005%，基本電阻準(zhǔn)確度達(dá)到0.02%+0.003%，為測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了保障；另外，其交流測試頻率范圍達(dá)到1MHz，保證了高頻開關(guān)電源的測試；10A大電流的測量無須更換插孔和表筆，大大提高了測試效率和保證了儀器的安全使用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 測試系統(tǒng)方框圖

　　在顯示單元，DM3058采用了萬用表中少有的256×64液晶顯示，各種功能參數(shù)設(shè)置采用菜單化操作，加強(qiáng)了在系統(tǒng)之外的易用性。

　　圖3所示是使用RIGOL DS1302CA及DM3058搭建的測試系統(tǒng)。此套測試系統(tǒng)可以完成AC/DC電源廠商所關(guān)注的重要電源性能特征的測試工作。下面以測試AC/DC電源的效率、電源紋波、輸入電壓調(diào)整率為例，具體介紹該測試系統(tǒng)的測試流程。

　　如今節(jié)能環(huán)保是所有產(chǎn)業(yè)的熱門議題，電源行業(yè)更是倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的先鋒。目前很多亞洲電源廠商已經(jīng)把目標(biāo)瞄準(zhǔn)在開發(fā)半負(fù)載下能效可達(dá)88%以上，甚至高達(dá)90%以上的新型節(jié)能產(chǎn)品。那么，在測試過程中為了能夠準(zhǔn)確的獲得電源效率數(shù)據(jù)，一般需要經(jīng)過四次測量，即分別測量負(fù)載在25%、50%、75%和100%狀態(tài)下的效率，再取其平均值作為衡量該電源的效率。

　　紋波噪聲也是衡量AC/DC電源產(chǎn)品優(yōu)劣的一個重要性能指標(biāo)。紋波是指在輸出直流電壓上疊加交流成分的峰峰值。一般紋波不能超過輸出電壓的1%。

　　測試輸出電壓紋波時，首先由工控機(jī)來控制程控電源輸出，其輸出能夠使電源進(jìn)入正常工作狀態(tài)，然后控制程控電子負(fù)載使電源達(dá)到100%負(fù)載狀態(tài)，再由多通道開關(guān)將DS1302CA示波器接入到電源的輸出端，通過工控機(jī)將數(shù)字示波器設(shè)置為直流耦合，使用1:1的探針輸入。另外，為了便于更好地觀察穩(wěn)定的紋波信號，可以打開示波器的“帶寬限制”。最后，將數(shù)字示波器測量出的紋波信號峰峰值上傳至計算機(jī)中存儲起來，便得到了該電源的紋波電壓，如圖4所示。

　　　　　　　　　　　　　　圖4 RIGOL DS1302CA 測量的電源紋波電壓值

　　輸入電壓調(diào)整率是用來衡量一個AC/DC電源在負(fù)載及惡劣電網(wǎng)環(huán)境下的適應(yīng)能力的重要指標(biāo)。輸入電壓調(diào)整率是指輸入電壓在額定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓的變化率。

　　輸入電壓調(diào)整率的測量，是通過工控機(jī)來控制程控電源、多通道開關(guān)、電子負(fù)載，與數(shù)字萬用表協(xié)同工作完成的。假設(shè)一個額定輸出為12V的AC/DC電源的輸入電壓范圍在115～264VAC之間，在測試過程中，將負(fù)載設(shè)置為滿載狀態(tài)，將程控電源輸出從115VAC調(diào)節(jié)至264VAC，再使用DM3058數(shù)字萬用表測試各階段的輸出直流電壓，記錄于工控機(jī)中，然后根據(jù)公式便可計算出該AC/DC電源的輸入電壓調(diào)整率。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖5 RIGOL DM3058數(shù)字萬用表測量界面

　　測量速度與通訊速度快也是DM3058的重要特征之一。在程控測試中，以測量直流24V電壓為例，在該企業(yè)測試平臺上采用中速測量，同類萬用表所需要的時間最快為360ms，而RIGOL DM3058只需要250ms。若在該測試平臺上連續(xù)測量直流電壓、交流電壓、頻率、電阻等177個項目，DM3058完成這一整套測量只需要88s，與同類萬用表相比，時間縮短了整整10s。為整個生產(chǎn)測試過程帶來的效率提升不容小視。

　　以上是使用該測試系統(tǒng)測量AC/DC電源的幾個典型參數(shù)。這套測量系統(tǒng)不僅可以高效、快捷的幫助用戶完成測試功能，同時也為用戶提高產(chǎn)品品質(zhì)提供了有力保障。RIGOL作為國內(nèi)異軍突起的測試測量廠商，將始終專注于測量，堅持自主創(chuàng)新，為用戶提供更多創(chuàng)新的行業(yè)解決方案，真正體現(xiàn)客戶價值。