本篇介紹如何測(cè)試電源模塊的重點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)和測(cè)試方法。電源模塊選型選定后,接下來就是非常重要的環(huán)節(jié),測(cè)試產(chǎn)品性能和參數(shù)。一個(gè)產(chǎn)品的品質(zhì)好壞取決于各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)的平衡。
電源模塊隔離型測(cè)試階段一般分2個(gè)部分:
1、模擬實(shí)際電路工作參數(shù)測(cè)試并得出結(jié)論是否滿足需求;
2、將電源模塊安裝到實(shí)際工作電路中進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試;使用前務(wù)必要經(jīng)過這些階段測(cè)試,需嚴(yán)格測(cè)試各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)合格后才能繼續(xù)使用,否則將會(huì)給產(chǎn)品帶來隱患,造成不可估量的損失。
01、采用標(biāo)準(zhǔn)的開爾文測(cè)試方法
如下圖2-1所示,測(cè)試條件:室溫 Ta =25℃ 濕度<75%。
測(cè)試儀器-參考:輸入電壓范圍足夠大的直流可調(diào)穩(wěn)壓電源, 電流表 A(精度在 0.001A),電壓表 V(精度在 0.001V),負(fù)載阻值計(jì)算;
設(shè):模塊的最大輸出功率是6W,輸出電壓5V,需要計(jì)算出R(負(fù)載)阻值;
例1:測(cè)試模塊的最大功率
*以上是模塊的最大持續(xù)輸出功率,不得超過標(biāo)稱最大值,否則會(huì)造成模塊永久性損壞!
例2:10%輕負(fù)載測(cè)試
備注:為保證測(cè)試的準(zhǔn)確性請(qǐng)務(wù)必遵守以下4點(diǎn)注意事項(xiàng):
? 連接饋線:應(yīng)選擇線損-越小越好,以直徑為 1mm 多股銅線最佳,以免造成過大壓降。當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí),應(yīng)縮短輸出引腳與各負(fù)載間的距離,增加連接導(dǎo)線截面積來減小過大的壓降。
? 在測(cè)量時(shí)建議采用單通道探頭直接測(cè)量法測(cè)量輸出,避免輸入輸出共地和外界干擾產(chǎn)生的測(cè)量誤差。
? 測(cè)試時(shí)確保前級(jí)的供電電源限流點(diǎn)設(shè)置合理,在負(fù)載 10%-100%之間,為保證有準(zhǔn)確的電壓和紋波,輸出容性負(fù)載不能大于技術(shù)手冊(cè)規(guī)定值。
? 具體技術(shù)參數(shù)請(qǐng)參考產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的技術(shù)手冊(cè)。
02、電壓模塊的基本參數(shù)測(cè)試
連接好電源模塊就可以進(jìn)行模塊的性能的測(cè)試和判定,確認(rèn)模塊的性能參數(shù)是否符合要求。
03、測(cè)試電源模塊輸出電壓精度
以模塊DM21-5W1205V為例,模塊輸出設(shè)定電壓為Voutnom = 5V ,額定負(fù)載為 4.166Ω,實(shí)測(cè)輸出電壓Vout = 5.028V ,輸出電壓精度 =0.56%
04、線性電壓調(diào)整率
以模塊DM21-5W1205V為例,額定負(fù)載為1000mA,Vouth = 5.028V,Voutnl = 5.0V,Voutnom = 5.01V,線性電壓調(diào)整率 =-0.556%
05、負(fù)載調(diào)整率-寬電壓輸入穩(wěn)壓輸出系列
以開關(guān)電源模塊DM21-5W1205V為例,額定負(fù)載為1000mA,Vb2 = 5.01V ,負(fù)載調(diào)整率 =0.339%
06、轉(zhuǎn)換效率
以模塊DM21-5W1205V為例,實(shí)測(cè)參數(shù):Vin = 12V,Iin = 560mA,Vout = 5V,Io = 1000mA,效率h =74.4% 。
07、波紋噪聲
紋波和噪聲是疊加在直流輸出上的周期性和隨機(jī)性交流成分,它也影響著輸出精度,一般對(duì)
紋波和噪聲采用峰-峰值計(jì)量(mVP-P)。
第一步,先將示波器帶寬設(shè)置為 20MHz,可以有效防止高頻噪聲;
第二步,采用平行線測(cè)試法、雙絞線或靠測(cè)法。
*平行線測(cè)試法
備注 :
C1:高頻陶瓷電容,一般容值為 1uF;
C2:寬電壓輸入DM41-系列C2 容值為 10uF(電解電容), 耐壓值高于模塊輸出電壓2 倍以上即可;
兩平行線銅箔帶之間的距離為 2.5mm,兩平行銅箔帶的電壓降之和應(yīng)小于輸出電壓值的 2%。
*雙絞線測(cè)試法
備注:雙絞線測(cè)試法,采用 30cm 長、#20AWG 線規(guī)組成的雙絞線與被測(cè)開關(guān)電源的 Vo+及Vo-連接,在 Vo+與Vo-之間接上阻性負(fù)載(假負(fù)載)。在雙絞線末端接一個(gè)10μF 解 電容,在測(cè)量點(diǎn)連接時(shí),一端接在Vo上,另一端接到地平面端。
*示波器靠測(cè)法
由于示波器的地線夾會(huì)吸收各種高頻噪聲干擾測(cè)量結(jié)果,為了屏蔽干擾可采用靠測(cè)法測(cè)試, 示波器探頭接在每路輸出端測(cè)試。實(shí)際測(cè)試紋波和噪聲會(huì)因電路和外接元件不同而有所差異。
08、動(dòng)態(tài)負(fù)載
當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)突變時(shí),所有的電源都有一個(gè)相應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間。在突變響應(yīng)期間內(nèi),電源的輸出
電壓會(huì)出現(xiàn)瞬間的過沖,然后回到正常輸出狀態(tài)。動(dòng)態(tài)響應(yīng)是通過對(duì)過沖幅度的大小、響應(yīng)時(shí)間的長短來測(cè)量的,是電源性能的一個(gè)重要指標(biāo)。
具體測(cè)量的方法是用電子負(fù)載來進(jìn)行電源負(fù)載的突變,負(fù)載設(shè)置條件為輸出負(fù)載電流為額定
負(fù)載的 25%-50%-25%和 50%-75%-50%,電流跳變的上升和下降斜率選:0.08-0.1A/uS,,用示波器測(cè)量其輸出電壓的最大偏差和響應(yīng)時(shí)間,動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試波形如下圖所示。
動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試波
09、啟動(dòng)時(shí)間
啟動(dòng)時(shí)間為輸入開啟后輸出相對(duì)于輸入達(dá)到目標(biāo)電壓值時(shí)響應(yīng)延遲的時(shí)間。一般在額定滿負(fù)
載下測(cè)得,外接濾波器(包括輸入輸出電容)均會(huì)大大延遲啟動(dòng)的時(shí)間,實(shí)際設(shè)計(jì)要與紋波噪聲要求權(quán)衡考慮。具體的產(chǎn)品及應(yīng)用疑問請(qǐng)咨詢技術(shù)人員。下圖為啟動(dòng)時(shí)間測(cè)試波形。
10、隔離絕緣特性測(cè)試
? 耐壓測(cè)試方法:按照耐壓的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),將耐壓值從 0V 開始慢慢往上調(diào),將耐壓值調(diào)至設(shè)定的最高耐壓并在最高耐壓值維持一分鐘時(shí)間。
? 絕緣強(qiáng)度:在輸入輸出間加隔離電壓(直流或交流的峰值)測(cè)試 1 分鐘。
? 絕緣電阻:在輸入輸出間加 500VDC,測(cè)的輸入輸出間絕緣電阻大于 1GOhm。
在電源模塊產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)中的隔離電壓僅在一分鐘的快速測(cè)試內(nèi)有效,如果需要更長的耐壓時(shí)間或在長期的高耐壓的狀態(tài)下工作,額定工作電壓就必須參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù) IEC950 的標(biāo)準(zhǔn),隔離電壓與額定工作電壓之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以通過以下的曲線下圖所示(縱坐標(biāo):隔離測(cè)試電壓;橫坐標(biāo):額定工作電壓)。
IEC950 標(biāo)準(zhǔn)的典型擊穿電壓等級(jí)參考表如下。
測(cè)試外殼溫升可以用熱成像儀或是熱電偶測(cè)試,由于發(fā)射率對(duì)紅外熱成像儀測(cè)量的結(jié)果有影
響,從而會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在一定的偏差,一般推薦用熱電偶測(cè)試。
如環(huán)境溫度Ta = 25℃,實(shí)際用熱電偶測(cè)的電源模塊的外殼溫度Tc = 50℃,那么模塊的溫升是DT=Tc-Ta=50-25=25℃。其中Tc—?dú)?,Ta—環(huán)境溫度,△ T—溫升。
相同環(huán)境條件下,塑料外殼比金屬外殼安全等級(jí)更高,絕緣特性強(qiáng)。
使用環(huán)境,因無自然通風(fēng),建議將電源模塊與溫度敏感元器件盡量遠(yuǎn)離或是隔離為兩個(gè)空間。
輸入反射紋波電流主要是指經(jīng)模塊的濾波器未濾除完全的紋波電流反射到 DC 電源輸入端的
交流分量。輸入反射紋波電流測(cè)量需要在前端接入電感和電容元件來匹配源阻抗,如下圖所示。
電感電容推薦值:Lin(4.7μH) ,Cin(220μF, ESR < 1.0Ω at 100 KHz)
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