開關電源的測試規范
來源:    發布時間: 2014-06-03 15:43   1628 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
開關電源測試規范
開關電源測試規范

第一部分:電源指標的概念、定義 

一. 描述輸入電壓影響輸出電壓的幾個指標形式。
    1. 絕對穩壓系數。
    A.絕對穩壓系數:表示負載不變時,穩壓電源輸出直流變化量△U0與輸入電網變化量△Ui之比。既:K=△U0/△Ui。
    B. 相對穩壓系數:表示負載不變時,穩壓器輸出直流電壓Uo的相對變化量△Uo與輸出電網Ui的相對變化量△Ui之比。急:
    S=△Uo/Uo / △Ui/Ui2. 電網調整率。
    它表示輸入電網電壓由額定值變化+-10%時,穩壓電源輸出電壓的相對變化量,有時也以絕對值表示。

3. 電壓穩定度。
    負載電流保持為額定范圍內的任何值,輸入電壓在規定的范圍內變化所引起的輸出電壓相對變化△Uo/Uo(百分值),稱為穩壓器的電壓穩定度。二. 負載對輸出電壓影響的幾種指標形式。

    1. 負載調整率(也稱電流調整率)。
    在額定電網電壓下,負載電流從零變化到最大時,輸出電壓的最大相對變化量,常用百分數表示,有時也用絕對變化量表示。

    2. 輸出電阻(也稱等效內阻或內阻)。
    在額定電網電壓下,由于負載電流變化△IL引起輸出電壓變化△Uo,則輸出電阻為
Ro=|△Uo/△IL| 歐。

三. 紋波電壓的幾個指標形式。

    1. 最大紋波電壓。
    在額定輸出電壓和負載電流下,輸出電壓的紋波(包括噪聲)的絕對值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。

    2. 紋波系數Y(%)。
    在額定負載電流下,輸出紋波電壓的有效值Urms與輸出直流電壓Uo之比,既
y=Umrs/Uo x100%

    3. 紋波電壓抑制比。
    在規定的紋波頻率(例如50HZ)下,輸出電壓中的紋波電壓Ui~與輸出電壓中的紋波電壓Uo~之比,即:
紋波電壓抑制比=Ui~/Uo~ 。
    這里聲明一下:噪聲不同于紋波。紋波是出現在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關頻率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的0.5%以下;噪聲是出現在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的1%左右。紋波噪聲是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的2%以下。

四. 沖擊電流。沖擊電流是指輸入電壓按規定時間間隔接通或斷開時,輸入電流達到穩定狀態前所通過的最大瞬間電流。一般是20A——30A。

五. 過流保護。是一種電源負載保護功能,以避免發生包括輸出端子上的短路在內的過負載輸出電流對電源和負載的損壞。過流的給定值一般是額定電流的110%——130%。

六. 過壓保護。是一種對端子間過大電壓進行負載保護的功能。一般規定為輸出電壓的130%——150%。

七. 輸出欠壓保護。當輸出電壓在標準值以下時,檢測輸出電壓下降或為保護負載及防止誤操作而停止電源并發出報警信號,多為輸出電壓的80%——30%左右。

八. 過熱保護。在電源內部發生異?;蛞蚴褂貌划敹闺娫礈厣瑯藭r停止電源的工作并發出報警信號。九. 溫度漂移和溫度系數。
    溫度漂移:環境溫度的變化影響元器件的參數的變化,從而引起穩壓器輸出電壓變化。常用溫度系數表示溫度漂移的大小。
    絕對溫度系數:溫度變化1攝氏度引起輸出電壓值的變化△UoT,單位是V/℃或毫伏每攝氏度。
    相對溫度系數:溫度變化1攝氏度引起輸出電壓相對變化△UoT/Uo,單位是V/℃。

十. 漂移。
    穩壓器在輸入電壓、負載電流和環境溫度保持一定的情況下,元件參數的穩定性也會造成輸出電壓的變化,慢變化叫漂移,快變化叫噪聲,介于兩者之間叫起伏。
    表示漂移的方法有兩種:

    1. 在指定的時間內輸出電壓值的變化△Uot。

    2. 在指定時間內輸出電壓的相對變化△Uot/Uo。
    考察漂移的時間可以定為1分鐘、10分鐘、1小時、8小時或更長。
    只在精度較高的穩壓器中,才有溫度系數和溫漂兩項指標。

十一. 響應時間。
    是指負載電流突然變化時,穩壓器的輸出電壓從開始變化到達新的穩定值的一段調整時間。
    在直流穩壓器中,則是用在矩形波負載電流時的輸出電壓波形來表示這個特性,稱為過度特性。

十二. 失真。
    這是交流穩壓器特有的。是指輸出波形不是正 波形,產生波形畸變,稱為畸變。

十三. 噪聲。按30HZ——18kHZ的可聽頻率規定,這對開關電源的轉換頻率不成問題,但對帶風扇的電源要根據需要加以規定。

十四. 輸入噪聲。為使開關電源工作保持正常狀態,要根據額定輸入條件,按由允許輸入外并疊加于工業用頻率的脈沖狀電壓(0——peak)制定輸入噪聲指標。一般外加脈沖寬度為100——800us,外加電壓1000V。

十五. 浪涌。這是在輸入電壓,以1分鐘以上的間隔按規定次數加一種浪涌電壓,以避免發生絕緣破壞、閃絡、電弧等異?,F象。通信設備等規定的數值為數千伏,一般為1200V。

十六. 靜電噪聲。指在額定輸入條件下,外加到電源框體的任意部分時,全輸出電路能保持正常工作狀態的一種重復脈沖狀的靜電。一般保證5——10KV以內。

十七. 穩定度。
    允許使用條件下,輸出電壓最大相對變化△Uo/Uo 。

十八. 電氣安全要求(GB 4943-90)。

    1. 電源結構的安全要求。
    1) 空間要求。UL、CSA、VDE安全規范強調了在帶電部分之間和帶電部分與非帶電金屬部分之間的表面、空間的距離要求。UL、CSA要求:極間電壓大于等于250VAC的高壓導體之間,以及高壓導體與非帶電金屬部分之間(這里不包括導線間),無論在表面間還是在空間,均應有0.1英寸的距離;VDE要求交流線之間有3mm的徐變或2mm的凈空隙;IEC要求:交流線間有3mm的凈空間隙及在交流線與接地導體間的4mm的凈空間隙。另外,VDE、IEC要求在電源的輸出和輸入之間,至少有8mm的空間間距。
    2) 電介質實驗測試方法(打高壓:輸入與輸出、輸入和地、輸入AC兩級之間)。
    3) 漏電流測量。漏電流是流經輸入側地線的電流,在開關電源中主要是通過靜噪濾波器的旁路電容器泄露電流。UL、CSA均要求暴露的不帶電的金屬部分均應與大地相接,漏電流測量是通過將這些部分與大地之間接一個1.5K歐的電阻,其漏電流應該不大于5毫安。VDE允許:用1.5K歐的電阻與150nP電容并接。并施加1.06倍額定使用電壓,對數據處理設備,漏電流應不大于3.5毫安。一般是1毫安左右。
    4) 絕緣電阻測試。VDE要求:輸入和低電壓輸出電路之間應有7M歐的電阻,在可接觸到的金屬部分和輸入之間,應有2M歐的電阻或加500V直流電壓持續1分鐘。
    5) 印制電路板要求。要求是UL認證的94V-2材料或比此更好的材料。

    2. 對電源變壓器結構的安全要求。
    1) 變壓器的絕緣。變壓器的繞組使用的銅線應為漆包線,其他金屬部分應涂有瓷、漆等絕緣物質。
    2) 變壓器的介電強度。在實驗中不應出現絕緣層破裂和飛弧現象。
    3) 變壓器的絕緣電阻。變壓器繞組間的絕緣電阻至少為10M歐,在繞組與磁心、骨架、屏蔽層間施加500伏直流電壓,持續1分鐘,不應出現擊穿、飛弧現象。
    4) 變壓器濕度電阻。變壓器必須在放置于潮濕的環境之后,立即進行絕緣電阻和介電強度實驗,并滿足要求。潮濕環境一般是:相對濕度為92%(公差為2%),溫度穩定在20到30攝氏度之間,誤差允許1%,需在內放置至少48小時之后,立即進行上述實驗。此時變壓器的本身溫度不應該較進入潮濕環境之前測試高出4攝氏度。
    5) VDE關于變壓器溫度特性的要求。
    6) UL、CSA關于變壓器溫度特性的要求。
    注: IEC——International Electrotechnical Commission 
    VDE——Verbandes Deutcher Electrotechnicer 
    UL——Underwriters’ Laboratories
    CSA——Canadian Standards Association
    FCC—— Federal Communications Commission 

十九. 無線電騷擾(按照GB 9254-1998測試)。

    1. 電源端子騷擾電壓限值。

    2. 輻射騷擾限值。

二十. 環境實驗。 
    環境試驗是將產品或材料暴露到自然或人工環境中,從而對它們在實際上可能遇到的貯存、運輸和使用條件下的性能作出評價。
    ⑴ 低溫
    ⑵ 高溫
    ⑶ 恒定濕熱
    ⑷ 交變濕熱
    ⑸ 沖撞(沖擊和碰撞)
    ⑹ 振動
    ⑺ 恒加速
    ⑻ 貯存
    ⑼ 長霉 
    ⑽ 腐蝕大氣(例如鹽霧)
    ⑾ 砂塵
    ⑿ 空氣壓力(高壓或低壓)
    ⒀ 溫度變化
    ⒁ 可燃性
    ⒂ 密封
    ⒃ 水
    ⒄ 輻射(太陽或核)
    ⒅ 錫焊
    ⒆ 接端強度
    ⒇ 噪聲:微打65DB二十一. 電磁兼容性試驗。
    電磁兼容性試驗(electromagnetic compatiblity EMC)
    電磁兼容性是指設備或系統在共同的電磁環境中能正常工作且不對該環境中 任何事物構成不能承受的電磁干擾的能力。
    電磁干擾波一般有兩種傳播途徑,要按各個途徑進行評價.一種是以波長長的頻帶向電源線傳播,給發射區以干擾的途徑,一般在30MHZ以下.這種波長長的頻率在附屬于電子設備的電源線的長度范圍內還不滿1個波長,其輻射到空間的量也很少,由此可掌握發生于電源線上的電壓,進而可充分評估干擾的大小,這種噪聲叫做傳導噪聲。
    當頻率達到30MHZ以上,波長也會隨之變短。這時如果只對發生于電源線的噪聲源電壓進行評價,就與實際干擾不符。因此,采用了通過直接測定傳播到空間的干擾波評價噪聲大小的方法,該噪聲就叫做輻射噪聲。測定輻射噪聲的方法有上述按電場強度對傳播空間的干擾波進行直接測定的方法和測定泄露到電源線上的功率的方法。
    電磁兼容性試驗包括以下試驗:
    ① 磁場敏感度:(抗擾性)設備、分系統或系統暴露在電磁輻射下的不希望有的響應程度。敏感度電平越小,敏感性越高,抗擾性越差。固定頻率、峰峰值的磁場
    ② 靜電放電敏感度:具有不同靜電電位的物體相互靠近或直接接觸引起的電荷轉移。300PF電容充電到-15000V,通過500歐電阻放電??沙?,但放完后要正常。數據傳遞、儲存,不能丟
    ③ 電源瞬態敏感度:包括尖峰信號敏感度(0.5us 10us 2倍)、電壓瞬態敏感度(10%-30%,30S恢復)、頻率瞬態敏感度(5%-10%,30S恢復)。
    ④ 輻射敏感度:對造成設備降級的輻射干擾場的度量。(14K-1GHZ,電場強度為1V/M)
    ⑤ 傳導敏感度:當引起設備不希望有的響應或造成其性能降級時,對在電源、控制或信號線上的干擾信號或電壓的度量。(30HZ-50KHZ 3V ,50K-400M 1V)
    ⑥ 非工作狀態磁場干擾:包裝箱4.6m 磁通密度小于0.525uT,0.9m 0.525Ut。
    ⑦ 工作狀態磁場干擾:上、下、左、右交流磁通密度小于0.5mT。
    ⑧ 傳導干擾:沿著導體傳播的干擾。10KHz-30MHz 60(48)dBuV。
    ⑨ 輻射干擾:通過空間以電磁波形式傳播的電磁干擾。10KHz-1000MHz 30 屏蔽室60(54)uV/m。

第二部分 測試方法

一. 耐電壓
(HI.POT,ELECTRIC STRENGTH ,DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV

    1.1 定義:于指定的端子間,例如:I/P-O/P,I/P-FG,O/P-FG間,可耐交流之有效值,漏電流一般可容許10毫安,時間1分鐘。

    1.2 測試條件:Ta:25攝氏度;RH:室內濕度。

    1.3 測試回路:    1.4 說明:
    1.4.1 耐壓測試主要為防止電氣破壞,經由輸入串入之高壓,影響使用者安全。
    1.4.2 測試時電壓必須由0V開始調升,并于1分鐘內調至最高點。
    1.4.2 放電時必須注意測試器之Timer設定,于OFF前將電壓調回 0V。
    1.4.3 安規認證測試時,變壓器需另行加測,室內 ,溫度25攝氏度,RH:95攝氏度,48HR,后測試變壓器初/次級與初級/CORE。
    1.4.5生產線測試時間為1秒鐘。二.紋波噪聲(漣波雜訊電壓)
(Ripple & Noise)%,mv

    2.1定義:
    直流輸出電壓上重疊之交流電壓成份最大值(P-P)或有效值。

    2.2測試條件: 
    I/P: Nominal
    O/P : Full Load
    Ta : 25℃

    2.3測試回路:    2.4測試波形:

    2.5說明: 
    2.5.1示波器之GND線愈短愈好,測試線得遠離PUS。
    2.5.2使用1:1之Probe。
    2.5.3 Scope之BW一般設定于20MHz,但是對于目前的網絡產品測試紋波噪聲最好將BW設為最大。
    2.5.4 Noise與使用儀器,環境差異極大,因此測試必須表明測試地點。
    2.5.5測試紋波噪聲以不超過原規格值 +1%Vo。

三.漏電流(洩漏電流)
(Leakage Current)mA

    3.1定義:
    輸入一機殼間流通之電流(機殼必須為接大地時)。

    3.2測試條件:
    I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz
    Vin max.(UL1012)/60Hz
    O/P: No Load/Full Load
    Ta: 25 ℃

    3.3測試回路:    3.4說明:
    3.4.1 L,N均需測。
    3.4.2UL1012 R值為1K5。
    TUV R值為2K/0。15uF。
    3.4.3漏電流規格TUV:3。5mA,UL1012:5mA。

四.溫度測試 
(Temperature Test)

    4.1定義:
    溫度測試指PSU于正常工作下,其零件或Case溫度不得超出其材質規格或規格定值。

    4.2測試條件:
    I/P: Nominal
    O/P: Full Load
    Ta : 25℃

    4.3測試方法:
    4.3.1將Thermo Coupler(TYPE K)穩固的固定于量測的物體上
(速干、Tape或焊接方式)。
    4.3.2 Thermo Coupler于末端絞三圈后焊成一球狀測試。
    4.3.3我們一般用點溫計測量。

    4.4測試零件:
    熱源及易受熱源影響部分
    例如:輸入端子、Fuse、輸入電容、輸入電感、濾波電容、橋整、熱敏、突波吸收器、輸出電容、輸出電容、輸出電感、變壓器、鐵芯、繞線、散熱片、大功率半導體、Case、熱源零件下之P.C.B.……。

    4.5零件溫度限制:
    4.5.1零件上有標示溫度者,以標示之溫度為基準。
    4.5.2其他未標示溫度之零件,溫度不超過P.C.B.之耐溫。
    4.5.3電感顯示個別申請安規者,溫升限制65℃Max(UL1012),75℃ 
    Max(TUV)。

五.輸入電壓調節率
(Line Regulation), %

    5.1定義:
    輸入電壓在額定范圍內變化時,輸出電壓之變化率。
    Vmax-Vnor
    Line Regulation(+)=------------------
    Vnor
    Vnor-Vmin
    Line Regulation(-)=------------------
    Vnor
    Vmax-Vmin
    Line Regulation=----------------
    Vnor
    Vnor:輸入電壓為常態值,輸出為滿載時之輸出電壓。
    Vmax:輸入電壓變化時之最高輸出電壓。
    Vmin:輸入電壓變化時之最低輸出電壓。

    5.2測試條件:
    I/P:Min./Nominal/Max
    O/P:Full Load
    Ta:25℃

    5.3測試回路:

    5.4說明:
    Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor與Vmin-Vnor之±最大值以mV表示,再配合Tolerance%表示。六.負載調節率 
(Load Regulation)%

    5.1定義:
    輸出電流于額定范圍內變化(靜態)時,輸出電壓之變化率。
    |Vminl-Vcent|
    Line Regulation(+)=------------------×100%
    Vcent
    |Vcent-VfL|
    Line Regulation(-)=------------------×100%
    Vcent
    |VminL-VfL|
    Line Regulation(%)=----------------×100%
    Vcent
    VmilL:最小負載時之輸出電壓
    VfL:滿載時之輸出電壓
    Vcent:半載時之輸出電壓

    6.2測試條件:
    I/P:Nominal
    O/P:Min./Half/Full Load
    Ta:25℃

    6.3測試回路:

    6.4Load Regulation亦可直接Vmin.L-Vcent與Vcent-Vmax.之±最大值以mV表示,再配合Tolerance%表示。

第三部分 測試報告要求的項目:
    對于電源部品認定測試, 測試報告要求提供測試數據及結論。來料檢可根據要求減少測試項目,對于測試不合格品的應該表明不合格的測試項。

一. 輸入特性。

    1. 工作輸入電壓和電壓變動范圍。
    2. 輸入電壓的頻率和頻率變動范圍。
    3. 額定輸入電流。是指在輸入電壓和輸出電流在額定條件時的電流。
    4. 輸入下陷和瞬間停電。這是一種輸入電壓瞬間時下降或瞬斷的狀態,要用額定輸出電壓和電流加以限定。測試的指標為電壓和時間。
    5. 沖擊電流。
    6. 漏電流。
    7. 效率。因為該指標與發熱有關,因此散熱時要考慮效率。
    8. 測試中要標明輸入采用單相2線式還是3相三線式。

二. 輸出特性。    1. 額定輸出電壓。
    2. 額定輸出電流。
    3. 穩壓精度。
    1) 電壓穩定度。
    2) 電流調整率。
    3) 紋波噪聲。包括最大紋波電壓;最大紋波噪聲電壓。
    4. 瞬間電流變動導致的輸出電壓的變動值。

三. 附屬功能要求。
    1. 過流保護。
    2. 過壓保護。
    3. 輸入欠壓保護。
    4. 過熱保護。
    5. 絕緣電阻。輸入端與殼體;輸入端子和輸出端子;輸出端子和殼體。
    6. 絕緣電壓。打高壓:輸入與輸出、輸入和地、輸入AC兩級之間,根據國家標準制定高壓值。

四. 結構規格。
    1. 形狀條件:如外包裝機殼的有無等。
    2. 確定外型尺寸和尺寸公差。
    3. 安裝條件:安裝位置、安裝孔、等。
    4. 冷卻條件:強制或自冷以及通風方向,風量和孔徑尺寸。
    5. 接口位置和標志。
    6. 操作零部件(輸出電壓可調電阻、開關、指示燈)的位置和提示文字的位置。
    7. 重量。

五. 使用環境條件。    1. 溫度。
    2. 濕度。
    3. 耐振動、沖擊。

六. 其它條件。

    1. 輸入噪聲。
    2. 浪涌。
    3. 靜電噪聲(有外殼的有要求)。
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