開關電源的測試參數

開關電源的測試參數

良好的開關電源必須符合所有功能規格、保護特性、安全規范（如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO，長城等等之耐壓、抗燃、漏電流、接地等安全規格）、電磁兼容能力（如FCC、CE等之傳導與幅射干擾）、可靠性（如老化壽命測試）、及其他之特定需求等。

開關電源包括下列之型式：

•AC-DC：如個人用、家用、辦公室用、工業用(電腦、周邊、傳真機、充電器)

•DC-DC：如可攜帶式產品(移動電話、筆計本電腦、攝影機，通信交換機二次電源)

•DC-AC：如車用轉換器(12V～115/230V) 、通信交換機振鈴信號電源

•AC-AC：如交流電源變壓器、變頻器、UPS不間斷電源

開關電源的設計、制造及品質管理等測試需要精密的電子儀器設備來模擬電源供應器實際工作時之各項特性(亦即為各項規格)，并驗證能否通過。開關電源有許多不同的組成結構(單輸出、多輸出、及正負極性等)和輸出電壓、電流、功率之組合，因此需要具彈性多樣化的測試儀器才能符合眾多不同規格之需求。

電氣性能(Electrical Specifications)測試

當驗證電源供應器的品質時，下列為一般的功能性測試項目，詳細說明如下：

一、功能(Functions)測試：

•輸出電壓調整(Hold-on Voltage Adjust)

•電源調整率(Line Regulation)

•負載調整率(Load Regulation)

•綜合調整率(Conmine Regulation)

•輸出漣波及雜訊(Output Ripple Noise, RARD)

•輸入功率及效率(Input Power, Efficiency)

•動態負載或暫態負載(Dynamic or Transient Response)

•電源良好/失效(Power Good/Fail)時間

•起動(Set-Up)及保持(Hold-Up)時間

常規功能(Functions)測試

A. 輸出電壓調整：

當制造開關電源時，第一個測試步驟為將輸出電壓調整至規格范圍內。此步驟完成后才能確保后續的規格能夠符合。 通常，當調整輸出電壓時，將輸入交流電壓設定為正常值(115Vac或230Vac)，并且將輸出電流設定為正常值或滿載電流，然后以數字電壓表測量電源供應器的輸出電壓值并調整其電位器(VR)直到電壓讀值位于要求之范圍內。

B. 電源調整率：

電源調整率的定義為電源供應器于輸入電壓變化時提供其穩定輸出電壓的能力。此項測試系用來驗證電源供應器在最惡劣之電源電壓環境下，如夏天之中午(因氣溫高，用電需求量最大)其電源電壓最低；又如冬天之晚上(因氣溫低，用電需求量最小)其電源電壓最高。在前述之兩個極端下驗證電源供應器之輸出電源之穩定度是否合乎需求之規格。

為精確測量電源調整率，需要下列之設備：

•能提供可變電壓能力的電源，至少能提供待測電源供應器的最低到最高之輸入電壓范圍，（KIKUSUI PCR系列電源能提供0--300VAC 5-1000Hz 的穩定交流電源，0---400V DC的直流電源）。

•一個均方根值交流電壓表來測量輸入電源電壓，眾多的數字功率計能精確計量V A W PF。

•一個精密直流電壓表，具備至少高于待測物調整率十倍以上，一般應用5位以上高精度數字表。

•連接至待測物輸出的可變電子負載。

* 測試步驟如下：于待測電源供應器以正常輸入電壓及負載狀況下熱機穩定后，分別于低輸入電壓(Min)，正常輸入電壓(Normal)，及高輸入電壓(Max)下測量并記錄其輸出電壓值。

電源調整率通常以一正常之固定負載(Nominal Load)下，由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差率(deviation)的百分比，如下列公式所示：

V0(max)-V0(min) / V0(normal)

電源調整率亦可用下列方式表示之：于輸入電壓變化下，其輸出電壓之偏差量須于規定之上下限范圍內，即輸出電壓之上下限絕對值以內。

C. 負載調整率：

負載調整率的定義為開關電源于輸出負載電流變化時，提供其穩定輸出電壓的能力。此項測試系用來驗證電源在最惡劣之負載環境下，如個人電腦內裝置最少之外設卡且硬盤均不動作(因負載最少，用電需求量最小)其負載電流最低和個人電腦內裝置最多之外設卡且硬盤在動作(因負載最多，用電需求量最大)其負載電流最高的兩個極端下驗證電源供應器之輸出電源之穩定度是否合乎需求之規格。

* 所需的設備和連接與電源調整率相似，唯一不同的是需要精密的電流表與待測電源供應器的輸出串聯。示：

測試步驟如下：于待測電源供應器以正常輸入電壓及負載狀況下熱機穩定后，測量正常負載下之輸出電壓值，再分別于輕載(Min)、重載(Max)負載下，測量并記錄其輸出電壓值(分別為Vmax與Vmin)，負載調整率通常以正常之固定輸入電壓下，由負載電流變化所造成其輸出電壓偏差率的百分比，如下列公式所示：

V0(max)-V0(min) / V0(normal)

負載調整率亦可用下列方式表示：于輸出負載電流變化下，其輸出電壓之偏差量須于規定之上下限電壓范圍內，即輸出電壓之上下限絕對值以內。

D. 綜合調整率：

綜合調整率的定義為電源供應器于輸入電壓與輸出負載電流變化時，提供其穩定輸出電壓的能力。這是電源調整率與負載調整率的綜合，此項測試系為上述電源調整率與負載調整率的綜合，可提供對電源供應器于改變輸入電壓與負載狀況下更正確的性能驗證。 綜合調整率用下列方式表示：于輸入電壓與輸出負載電流變化下，其輸出電壓之偏差量須于規定之上下限電壓范圍內(即輸出電壓之上下限絕對值以內)或某一百分比界限內。

E. 輸出雜訊(PARD)：

輸出雜訊(PARD)系指于輸入電壓與輸出負載電流均不變的情況下，其平均直流輸出電壓上的周期性與隨機性偏差量的電壓值。輸出雜訊是表示在經過穩壓及濾波后的直流輸出電壓上所有不需要的交流和噪聲部份(包含低頻之50/60Hz電源倍頻信號、高于20 KHz之高頻切換信號及其諧波，再與其它之隨機性信號所組成))，通常以mVp-p峰對峰值電壓為單位來表示。 一般的開關電源的規格均以輸出直流輸出電壓的1%以內為輸出雜訊之規格，其頻寬為20Hz到20MHz(或其它更高之頻寬如100MHz等)。 開關電源實際工作時最惡劣的狀況(如輸出負載電流最大、輸入電源電壓最低等)，若電源供應器在惡劣環境狀況下，其輸出直流電壓加上雜訊后之輸出瞬時電壓，仍能夠維持穩定的輸出電壓不超過輸出高低電壓界限情形，否則將可能會導致電源電壓超過或低于邏輯電路(如TTL電路)之承受電源電壓而誤動作，進一步造成死機現象。