電源測試大全（三）：白盒測試

短路回縮（電壓高于短路回縮點），這是模塊的應力比較大，肯可能會導致器件應力超標。具體的模擬方法：如測試25A（或50A模塊）時，用100A的模塊和25A模塊（或50A模塊）并聯，然后帶100A的負載，調節100A模塊的輸出電壓為43A，25A（或50A）模塊的電壓為42V，這時25A（或50A）模塊沒法帶載輸出，突然調節25A（或50A）模塊的電壓為58V，這時25A（或50A）模塊電壓上升，從而瞬時帶100A的負載，測試這時的管子電壓應力。

　　對于100A模塊，可以采用機柜進行模擬以上的現象，主要是讓模塊子瞬間帶很大的負載而又不讓模塊回縮，測試這時的電壓應力。具體可以根據實際的使用電路分析和測試分別模塊的最大電壓應力。

　　B、電流應力測試

　　測試功率器件載最惡劣條件下的Ids電流波形，確定最高工作電流和最大尖鋒電流，具體的測試條件如下：

　　（1）輸入電壓最低電壓，輸出電壓為最大，分別測試輸出滿載、限流、空載滿載跳變、空載到限流（輸出電壓為50V左右）、空載到深度限流（輸出電壓小于40V），（所有的負載跳變條件為：跳變時間5ms，tr和tf為1A對應20us），空載到短路情況下，器件的電流應力。

　　（2）輸入電壓載最大電壓和最小電壓之間跳變（跳變時間為201ms），分別測試輸出滿載、限流、空載滿載跳變、空載到限流（輸出電壓為50V左右）、空載到深度限流（輸出電壓小于40V），（所有的負載跳變條件為：跳變時間5ms，tr和tf為1A對應20us），空載到短路情況下，器件的電流應力。

　　具體可根據實際使用電路分析和測試，分別求出使用的最大額定電流。

　　C、溫度應力

　　分別測試功率器件的最高溫升，溫升應該滿足降額要求。測試最高溫度下器件的殼溫是最直接的判據；作為替代方式可以測試常溫下的溫升ΔT，則器件的最高溫升為：

　　Tcasemax = Tenvmax +ΔT

　　Tjmax = Tcasemax + P*Rth

　　Tcasemax：最高殼溫；Tenvmax：最高環境溫度；Tjmax：最高結溫；P：器件的功耗；Rth：從結到殼的熱阻

　　測試時，溫度測試必須在最高的環境溫度下測試。

　　測試的條件為：輸入溫最低的輸入電壓，輸出為最大功率（最高的輸出電壓，額定的輸出電流）用多點溫度測試儀測試各個功率器件的溫升，同時打印溫度曲線，直到溫度曲線為平滑曲線為止（即溫度已達到穩定）。

　　同時必須測試風扇損壞時，在最惡劣情況下的溫度應力，也必須滿足降額要求。

　　判斷標準：

　　（1）對于電壓應力，在各種條件下，滿足測試的最大Vds小于器件的額定工作電壓，合格；如果測試的最大Vds大于器件的額定工作電壓，項目組能夠出具體器件認證器件合格的《器件超額使用報告》，合格，否則不合格。

　　（2）對于電流應力，在各種條件下，滿足測試的最大電流小于器件的額定工作電流，合格；如果測試的最大電流大于器件的額定工作電流，項目組能夠出具體器件認證器件合格的《器件超額使用報告》，合格，否則不合格。

　　（3）對于溫度應力，必須有15oC的降額，也就是說，在最高的環境溫度下測試，器件的表面溫度必須小于（器件的額定結溫-15oC－P*Rth），一般P*Rth取15oC，符合上述說明，合格；否則不合格。

　　4 磁性器件的測試

　　測試說明：

　　電路中磁性元件主要在輸入共模電感、PFC電感、變壓器、濾波電感、輸出共模電感、驅動變壓器、諧振電感等處使用，起著EMI濾波及能量傳遞等作用，評價磁性元件應用是否恰當主要關注以下幾個方面：

　　A、是否存在飽和現象

　　B、溫升是否滿足要求，磁性溫升是因為鐵損（渦流損耗、磁滯損耗）和銅損造成。

　　常用的磁性材料有：鐵氧體、坡莫合金、非晶態合金等，根據其特性，分別應用在不同的場合。

　　正確的設計才能保證磁性元件應用的合理，由于隨溫度的變化磁心的特性有較大的變化，因此最惡劣的條件下的驗證是必要的。

　　測試方法：

　　（1）輸入和輸出共模電感

　　一般不會存在飽和問題，其主要作用是實現EMI要求，同時有抑制輸入的共模串擾的作用，其考慮主要是良好的絕緣，在要求頻段內的電感量，分步電容小，溫升滿足要求。前三點由EMC測試保證，溫升需要測試，測試常溫下最大電流（銅耗最大）條件下的溫升ΔT，以衡量設計的合理性。

　　（2）PFC電感

　　PFC電感在功率回路中起能量傳遞的作用，雖然一般PFC控制芯片具有限流作用，但是電感的飽和降引起嚴重溫升和輸入電流波形畸變，因此需測試最惡劣條件下的工作情況。

　　A、測試最低電壓輸入，最大功率輸出時的PFC電感電流波形，電流波形不會出現非正常的上翹，即不會飽和（動態情況下，不作為磁性器件的要求，但其他器件的降額必須滿足降額）。

　　B、降輸入電壓調整為在欠壓點+5V（持續時間為200ms）、過壓點-5V（持續時間為200ms）之間跳變，輸出調整為最大線形負載時，測試PFC電感電流波形，電流波形不會出現非正常的上翹，即不會飽和。同時，需要在最低輸入電壓時分別測試輸出滿載、限流、空載滿載跳變、空載到限流、空載到深度限流，電感電流的波形，判斷是否能夠滿足要求。

　　C、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試常溫下的溫升ΔT，應滿足溫升要求。

　　D、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試最高工作溫度下的溫升ΔT，與常溫比較無太大差異，且磁心溫度不會超標。

　　（3）變壓器

　　隨電路拓撲不同，變壓器的要求也不同，不考慮集成磁情況，一般雙極性變壓器（如全橋、半橋、推挽等開關電源變壓器），單端正激類變壓器，單端反激類變壓器類型，且與具體采用的復位技術有關。

　　變壓器的飽和溫升問題是值得注意的問題，可以從以下方面考慮：

　　A、變壓器最大輸入電流（變壓器輸入電壓最低，輸出功率最大）情況下的電流波形不應出現異常的上翹。

　　B、將輸入電壓調整為在欠壓點+5V（持續時間為50ms）、過壓點-5V（持續時間為50ms）之間跳變，輸出調整為最大線形負載（持續時間為500ms）、空載（持續時間為500ms）之間跳變，測試變壓器的電流波形，電流波形不會出現非正常的上翹，激即不會飽和。同時，需要在最低輸入電壓時分別測試輸出滿載、限流、空載滿載跳變、空載到限流、空載到深度限流，電感電流的波形，判斷是否能夠滿足要求。

　　C、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試常溫下的溫升ΔT，應滿足溫升要求。

　　D、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試最高工作溫度下的溫升ΔT，與常溫比較無太大差異，且磁心溫度不會超標。

　　（4）輸出濾波電感

　　輸出濾波電感工作在直流狀態下，電感量的大小影響主電路的工作穩定性和特性。

　　輸出濾波電感要求在最惡劣的情況下不出現飽和現象，溫升滿足要求。

　　A、電感中流過最大電流（電流輸出處于限流狀態，輸出最大電流時）情況下的電流波形不應出現異常的上翹。

　　B、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試常溫下的溫升ΔT，應滿足溫升要求。

　　D、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試最高工作溫度下的溫升ΔT，與常溫比較無太大差異，且磁心溫度不會超標。

　　判斷標準：

　　（1）測試中電感或變壓器中電流在最惡劣狀況下不會出現飽和；

　　（2）常溫下的磁性元件溫升和最高工作溫度下的溫升現象；

　　（3）換算到最高溫度及最惡劣輸出狀態下磁性元件及其線包上的表面溫度不超過安規的規定。對于絕緣等級A（105度），任何情況下，表面溫度不能超過90度；對于絕緣等級B（130度），任何情況下，表面溫度不能超過110度；對于絕緣等級F（155度），任何情況下，表面溫度不能超過135度；對于絕緣等級H（180度），任何情況下，表面溫度不能超過150度。

　　（4）磁性元件內部的溫升不能超過《器件認證降額規范》要求的降額。

　　5 DC/DC反饋環測試

　　測試說明：

　　每種DC/DC主電路拓撲都有其典型的反饋效正網絡結構，合適的校正網絡不但可以得到穩定的靜態性能，而且可以獲得良好的動態特性，通過測試和調整可以獲得滿意的校正網絡。在閉回路下測得的系統開環傳遞函數，可以反應系統的穩定性，以及在不穩定的情況之下的調試趨勢。由于溫度對環路參數會導致一定的影響，故除了進行常溫下的環路測試以外，還必須進行高、低溫和濕度下進行環路測試。

　　測試方法：

　　一般的，測試接線圖如下圖所示：

　　注：R參考基準信號；C輸出信號；H分壓網絡；S注入測試信號；Y儀器測試端；Z儀器參考端；G1和G2為部分主電路

　　利用HP4149A和信號耦合變壓器在控制信號的總反饋端結成如上圖的結法，利用HP4149的矢量相除可以直接得出：T/R＝-Y/Z＝-G1G2H，固定引進180度相移，因此在HP4149的BODE圖上，可以得到增益為0dB處的相位為相位裕度，在相位為0deg處的增益為增益裕度。

　　參數設置為：

　　電壓環測試信號：10～50mV（視測試點噪音而定）2

　　副邊限流環測試信號：5～10mV（視測試點噪音而定）2

　　當輸出電壓高于42V時，TEST端和REFRERECE端要用分壓電路分壓到42V之內，同時測試信號也要相應增大，增大的倍數為：1/分壓比。

2 在掃描頻率范圍