長時間工作的電源是否還能穩定運行？

我們以電動摩托車充電器為例，充電器作為電動摩托車四大件（控制器、充電器、電池、電機）之一，是電動摩托車重要的組成部分，也直接影響著電動摩托車安全。劣質充電器可能引起觸電、起火甚至是爆炸的嚴重后果。因此充電器在研發、生產、認證等階段都會進行嚴苛的測試認證，圖 1為致遠電子為其提供的整套測試方案。

圖1 測試方案圖

充電器的重要電路組成部分就是開關電源，如圖2所示。當電源長時間運行時，會發生電壓電流不穩定的問題，甚至出現過壓、欠壓、過載、過熱等有可能導致設備損壞的情況。所以需要嚴格地對電源進行輸入、輸出、異常工況、開關器件等進行全方位測試，以及為了驗證產品穩定性對其進行耐久測試。今天重點介紹兩款測試利器給大家——PA功率分析儀與ZDL示波記錄儀。

圖2  開關電源電路拓撲圖

一、   測試設備—PA功率分析儀

PA功率分析儀可對電源的輸出電壓、電流、功率、諧波及轉換效率等參數進行準確測量，致遠的PA5000H功率分析儀擁有0.05%功率測量精度，5MHz帶寬以及豐富的諧波測量功能廣泛適用于電源產品的研發與測試。

圖3  電參數測試

1.    功率分析儀—電參數測試

功率分析儀關注穩態測試，功率分析儀的可同時測試交流輸入，直流輸出，對整體能效和電參數進行同步分析，測試輸入和輸出的電壓、電流、測試電壓、電流有效值、功率因數、效率、諧波等，如圖3所示。

圖4  效率曲線圖

2.   功率分析儀—效率與功率因數測試

功率分析儀測試交流輸入功率和直流輸出功率，設置電子負載從空載到滿載，使用功率分析儀的X-Y的顯示模式，可以直接測試到效率和功率因數從空載到滿載的曲線圖。

圖5  功率因數曲線圖

3.   功率分析儀—IEC諧波測試

用電產品會根據IEC61000-3-2和IEC61000-3-11標準進行諧波測試，驗證其是否滿足標準要求，PA功率分析儀可以測量高達500次諧波，并有多種組合顯示方式能同時顯示各次諧波含量。

圖6  IEC諧波測試

4.   PA功率分析儀—沖擊電流測試

通常在給負載通電的一瞬間會產生大電流，電流過大會對設備的正常工作造成影響。利用PSA可編程交流電源可模擬輸出啟動相位在0°、90°和270°時的電壓情況，用PA功率分析儀對電子產品的開機沖擊電流進行測試。

圖7  沖擊電流測試

二、測試設備—ZDL示波記錄儀

ZDL6000示波記錄儀標配8個板卡卡槽，各輸入通道之間相互絕緣隔離，為電源用戶可省下大量高壓差分探頭，可以提供電壓、電流、溫度…等多種輸入板卡，通道最多可達128CH，為客戶觀測波形時序，查找異常信號提供最佳解決方案。

1.   示波記錄儀—驅動時序測試

一般測試驅動時序的方法是用示波器加差分探頭，測試MOS的Vgs和Vds，使用電流探頭測試電感電流，可觀察到對應的驅動信號質量和電感電流工作模式，若是用示波記錄儀進行測試，則不需要差分探頭，測試更加準確，并且更加方便，如圖8所示。

圖8 驅動時序測試

2.   示波記錄儀—異常捕獲與耐久測試

異常捕獲：電源產品在長時間運行時，不知道會出現什么問題，示波器無法設置觸發條件，不容易捕捉到異常，而使用示波記錄儀記錄波形后可進行回看，有效捕獲異常波形；

耐久測試：電源產品需要頻繁on/off實驗，幾千次可能只有一次故障，所以需求記錄儀長時間記錄下來分析產品的穩定能。

圖9 多路同步耐久測試

3.   元件溫升測試

設備中關鍵部位的溫度異常會導致設備性能下降甚至損壞。因此溫升測試是產品研發過程中必不可少的一項。使用ZDL6000可以靈活組合電壓采集卡、16通道卡、溫度采集卡等多種板卡同步測量。例如在溫升測試中就可以裝配100M卡與溫度卡，同步測試器件工作電壓、電流以及關鍵部位的溫升情況。

圖10元件溫升測試

三、總結

為了保證電源長時間運行的穩定性，要對電源進行全面測試分析，測試項目將多達幾十項，一定要根據測試項目，選擇做合適的測試儀器，發揮儀器的最大性能，在電參數、能效、諧波測試方面用功率分析儀，在隔離測試、多通道同步分析、耐久測試、異常捕獲方面用示波記錄儀。