開關電源測試九大法則

本文主要講了開關電源測試九大法則：反復短路測試、反復開關機測試、輸入低電壓循環測試、輸入電壓跌落及輸出動態負載、高壓空載、低壓限流態運行試驗、電源特殊波形試驗有源PFC性能測試及操作電壓測試。

反復短路測試

測試說明

在各種輸入和輸出狀態下將模塊輸出短路，模塊應能實現保護或回縮，反復多次短路，故障排除后，模塊應該能自動恢復正常運行。

測試方法

a、空載到短路：在輸入電壓全范圍內，將模塊從空載到短路，模塊應能正常實現輸出限流或回縮，短路排除后，模塊應能恢復正常工作。讓模塊反復從空載到短路不斷的工作，短路時間為1s，放開時間為1s，持續時間為2小時。這以后，短路放開，判斷模塊是否能夠正常工作。

b、滿載到短路：在輸入電壓全范圍內，將模塊從滿載到短路，模塊應能正常實現輸出限流或回縮，短路排除后，模塊應能恢復正常工作。讓模塊從滿載到短路然后保持短路狀態2小時。然后短路放開，判斷模塊是否能夠正常工作。

c、短路開機：將模塊的輸出先短路，再上市電，再模塊的輸入電壓范圍內上電，模塊應能實現正常的限流或回縮，短路故障排除后，模塊應能恢復正常工作，重復上述試驗10次后，讓短路放開，判斷模塊是否能夠正常工作。

判定標準

上述試驗后，電源模塊開機能正常工作；開機殼檢查，電路板及其他部分無異常現象(如輸入繼電器在短路的過程中觸電是否粘住了等)，合格；否則不合格。

反復開關機測試

測試說明

電源模塊輸出帶最大負載情況下，輸入電壓分別為220v，(輸入過壓點-5v)和(輸入欠壓點+5v)條件下，輸入反復開關，測試電源模塊反復開關機的性能。

測試方法

a、輸入電壓為220v，電源模塊快帶最大負載，用接觸器控制電壓輸入，合15s，斷開5s(或者可以用ac source進行模擬)，連續運行2小時，電源模塊應能正常工作；

b、輸入電壓為過壓點-5v，電源模塊帶最大負載，用接觸器控制電壓輸入，合15s，斷開5s(或者可以用ac source進行模擬)，連續運行2小時，電源模塊應能正常工作；

c、輸入電壓為欠壓點-5v，電源模塊帶最大負載，用接觸器控制電壓輸入，合15s，斷開5s(或者可以用ac source進行模擬)，連續運行2小時，電源模塊應能正常工作。

判定標準

以上試驗中，電源模塊工作正常，試驗后電源模塊能正常工作，性能無明顯變化，合格；否則不合格。

輸入低壓點循環測試

測試說明

一次電源模塊的輸入欠壓點保護的設置回差，往往發生以下情況：輸入電壓較低，接近一次電源模塊欠壓點關斷，帶載時欠壓，斷后，由于電源內阻原因，負載卸掉后電壓將上升，可能造成一次電源模塊處于在低壓時反復開發的狀態。

測試方法

電源模塊帶滿載運行，輸入電壓從(輸入欠壓點-3v)到(輸入欠壓點+3v)緩慢變化，時間設置為5～8分鐘，反復循環運行，電源模塊應能正常穩定工作，連續運行最少0.5小時，電源模塊性能無明顯變化。

判定標準

一次電源模塊正常連續運行，最少0.5小時后性能無明顯變化，合格；否則不合格。

輸入瞬態高壓測試

測試說明

pfc電路采用平均值電路進行過欠壓保護，因此在輸入瞬態高壓時，pfc電路可能會很快實現保護，從而造成損壞，測試一次電源模塊在瞬態情況下的穩定運行能力以評估可靠性。

測試方法

a、額定電壓輸入，用雙蹤示波器測試輸入電壓波形合過壓保護信號，輸入電壓從限功率點加5v跳變為300v，從示波器上讀出過壓保護前300v的周期數n，作為以下試驗的依據。

b、額定輸入電壓，電源模塊帶滿載運行，在輸入上疊加300v的電壓跳變，疊加的周期數為(n-1)，疊加頻率為1次/30s，共運行3小時。

判定標準

一次電源模塊在上述條件下能夠穩定運行，不出現損壞或其他不正常現象，合格；否則不合格。

輸入電壓跌落及輸出動態負載

測試說明

一次模塊在實際使用過程中，當輸入電壓跌落時，電源模塊突加負載的極限況是可能發生的，此時功率器件、磁性元件工作在最大瞬態電流狀態，試驗可以檢驗控制時序、限流保護等電路及軟件設計的合理性。

測試方法

a、將輸入電壓調整為在欠壓點+5v(持續時間為5s)、過壓點-5v(持續時間為5s)之間跳變，輸出調整在最大負載(最大額定容量，持續時間為500ms)、空載(持續時間為500ms)之間跳變，運行1小時；

b、將輸入電壓調整為欠壓點+5v(持續時間為5s)、過壓點-5v(持續時間為5s)之間跳變，輸出調整在最大負載(最大額定容量，持續時間為1s)、空載(持續時間為500ms)之間跳變，運行1小時。

判定標準

在上述條件下，應能穩定運行，不出現損壞或其他不正常現象，合格；否則不合格。若出現損壞情況，記錄故障問題，以提供分析損壞原因的依據。

高壓空載，低壓限流態運行試驗

測試說明

高壓空載運行是測試模塊的損耗情況，尤其是帶軟開關技術的模塊，在空載情況下，軟開關變為硬開關，模塊的損耗相應增大。低壓滿載運行是測試模塊在最大輸入電流時，模塊的損耗情況，通常狀態下，模塊在低壓輸入、滿載輸出時，效率最低，此時模塊的發熱最為嚴重。

測試方法

a、將模塊的輸入電壓調整為輸入過壓保護點-3v，模塊的輸出為最低輸出電壓，空載運行，此時，模塊的占空比為最小，連續運行2小時，模塊不應損壞；

b、將模塊的輸入電壓調整為欠壓點+3v，模塊的輸出為最高輸出電壓的拐點狀態，此時模塊的占空比為最大，連續運行2小時，模塊不應出現損壞；

c、將模塊的輸入電壓調整為效率最低點時的輸入電壓，模塊輸出為最高輸出電壓的拐點狀態，連續運行2小時，模塊不應損壞；

d、將模塊的輸入電壓調整為過壓點-3v，模塊的輸出為最高輸出電壓的拐點狀態，此時模塊的占空比為最大，連續運行2小時，模塊不應出現損壞；

e、將模塊的輸入電壓調整為效率最低點時的輸入電壓，模塊輸出為最高輸出電壓的拐點狀態，連續運行2小時，模塊不應損壞。

注意：上述的測試，必須在規格書規定的最高工作溫度下進行。

判定標準

在上述條件下工作，模塊沒有出現損壞，合格；否則不合格。

電源特殊波形試驗

測試說明

檢驗電源模塊在電網波形畸變可能形成的尖鋒、毛刺和諧波情形下穩定運行能力。以下幾種波形必須輸入進行試驗：

(1)毛刺輸入測試波形

電網的毛刺是電網中最常見的波形，毛刺的大小和幅值并沒有限值，一般情況下，通過振蕩波輸入測試和振鈴輸入波形，基本上可以模擬電網中的毛刺輸入，但還需做以下毛刺輸入試驗

特點：電網尖鋒有過沖并會跌落到0v，過沖和跌落脈寬很窄，一般不會大于100ms，過沖幅度一般不超過100v。跌落的相位并不僅只限于峰值點，在任何相位都有可能發生。這種波形在實際電網中很常見，開通任何開關都會造成該現象。

(2)電壓削波波形輸入

這種波形也是電網中很常見的，特點是：電網從不定的相位突然跌落到0v，然后直到下個半波開始才恢復。在iec1004-4-11中對于波形的跌落是從大于半個周期開始的，但實際電網中還是存在很多類似的跌落時間小于半個周期的波形。測試時要求，輸入電壓波形從90度開始跌落，跌落1/4個周期，長時間工作2小時。

(3)電網的半個波頭陡升至倍電壓，這個波形主要是用來模擬實際電網中會突然出現的諧振過電壓，而且在這種情況下，模塊的輸入過電壓保護線路不起作用，這種沖擊對于有pfc的電路是存在危險的。測試內容：a、在輸入電壓為180v，輸出滿載的情況下，用ac source模擬該波形，要求180v工作3分鐘，然后電壓突然增加到380v，持續100ms，然后恢復到180v，讓模塊在這種情況下長時間工作1小時，不應損壞；b、設置ac source使得輸入電壓為0v，持續5分鐘，然后電壓突然增加到380v，持續100ms，然后恢復到0v，讓模塊在這種情況下長時間工作1小時，不應損壞。

測試方法

利用ac source對模塊供電，模塊滿載輸出；用ac source模擬尖鋒、毛刺和諧波電壓輸入，每種特殊的電壓輸入工作2小時，測量輸入電流和輸出電壓。模塊應能穩定運行，試驗中注意x電容，輔助電源，軟啟動電阻等其他可能出現問題的地方。

判定標準

在實際中可能出現尖鋒、毛刺、諧波電壓情形下能穩定運行，不損壞，合格；否則不合格。

有源pfc性能測試

測試說明

帶有源pfc的電源模塊，對電網尖鋒、毛刺合和諧波比較敏感，應進行全面仔細的測試。

測試方法

利用ac source交流源作為輸入電壓源，輸出分別帶半載、滿載，測試輸入電流波形和電壓波形，同時監測pfc后的電壓；測試電網在尖鋒、毛刺、諧波情況下輸入電壓、電流的相位及幅值關系；測量pfc開關管的電流和電壓，驗證在全電壓范圍和毛刺、尖鋒、諧波等情況下開關管和其他功率器件的安全性及電流跟蹤電壓變化的能力。

判定標準

pfc測試可以作為可靠性參考，出現嚴重問題時，應及時解決。

操作電壓測試

測試說明

電網中存在多種操作過電壓，其中最常見的時空載線路合閘過電壓，這種過電壓對模塊的威脅也較大，本項測試在于驗證模塊抗操作過電壓的能力。

測試方法

過電壓線路的模擬十分簡單，原理如下：

其中電感的參數為10mh(供參考：ees的模塊測試方法中，沒有接地電容，輸入電阻與電感串聯，電阻值為0歐、電感為8mh和電阻為79歐、電感為10mh兩種情況的測試)，電容為16.7uf，測試波形如下(未畫出)。

將被測試的設備連接在電容兩端，在k合閘瞬間，在電容兩端會產生過電壓，用來模擬在上電過程中，過電壓對設備的損害程度。作為極限測試項目，輸入接l、n線，將被測試的設備接在電容兩端，頻繁開關機，重復頻率為1次/5分鐘，連續測試5小時。對于三相輸入設備，輸入接在l、l線上，被測試設備接在電容兩端，重復頻率為1次/5分鐘，連續測試2小時。

判定標準

在測試過程中出現短時功能下降或性能劣化，但能自動恢復的，合格；但出現性能永久性劣化或需要人工干預才能恢復的，不合格。

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