電源行業中對于AC/DC的電源測試解決方案

電源發展概述
　　電源行業是整個電子產業的能源基礎行業，隨著電力電子設備的多樣化及人們節能環保意識的增強，電源市場也隨之繁榮活躍起來，競爭預演愈烈。

　　電源種類尤其復雜多樣，大致可以分為AC/DC電源、DC/AC電源、DC/DC電源、AC/AC電源等幾類；用途上又可分為適配器、UPS、PC電源、通信電源、安防電源、醫療電源、航空電源等。縱觀這些種類的電源，其未來發展趨勢正如業內專家所指出的：1、更小的外形因子，即功率密度的提升，2、更高的效率，即要達到80%乃至90%以上，3、更低的每瓦成本。

　　這些都對電源測試提出了更加嚴格的要求，以保障滿足高要求的電源能夠適應較為苛刻的使用環境。本文主要介紹了由北京普源精電科技有限公司（RIGOL）提供的AC/DC電源測試解決方案。

AC/DC電源的主要測試參數
　　在門類眾多的電源產品中，AC/DC電源是應用最為廣泛的電源之一。如常見的筆記本適配器、手機適配器、PC電源等都是典型的AC/DC開關電源，電子市場上的AC/DC開關電源模塊也屬于這個范疇。

　　電源廠商為了保證出廠產品的優良品質，并進一步提高AC/DC電源的性能指標，通常都需要經過嚴格的測試過程，其中包含了輸出測試、輸入測試、保護測試、安全測試、環境測試和E.M.C測試等種類繁多的測試項目。在這些測試項目中，更需要關注的是AC/DC電源特性的交流輸入范圍、電源調整率、負載調整率、紋波及噪聲、啟動及保持時間、上升時間、過載保護、過壓保護、耐壓絕緣、漏電電流、電磁兼容、電源效率等一系列性能特征參數。

　　為了滿足復雜的測試要求，幫助電源廠商提高電源產品質量，RIGOL的應用工程師深入電源行業調查研究，為用戶提供了一個高效、快捷的AC/DC電源測試系統。

AC/DC電源測試方案
　　典型的AC/DC電源測試系統包含了程控交流電源、程控電子負載、高精度數字萬用表、數字示波器、多通道程控開關以及工控機和測試軟件。

　　在測試系統中，所選用儀器設備的性能高低及品質優劣直接關系到測試系統的穩定與效率。RIGOL作為國內領先的測量儀器與解決方案供應商，提供的數字示波器DS1302CA和數字萬用表DM3058，在同端產品中擁有極高的技術指標和穩定的產品性能。

　　雙通道數字示波器DS1302CA擁有300MHz的帶寬和2GS/s的實時采樣率，可以非常準確的完成電源紋波測試及其他基本測試；標準配置的USB接口和RS-232接口，為用戶提供了多種可選的系統集成方案；另外，可以選配的USB-GPIB模塊，能夠將DS1302CA接入GPIB總線的測試系統。如圖1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 RIGOL DS1302CA數字示波器

　　DM3058是一款擁有240 000讀數的五位半高精度數字萬用表，標準配置了USB接口、RS-232接口、GPIB接口和符合LXI-C標準的以太網接口，更是可以方便的接入多種類型的總線網絡系統中。在程控指令方面，不僅擁有符合SCPI標準的指令，還兼容市場上同類主流產品的指令，能夠直接替換使用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 RIGOL DM3058數字萬用表

　　同時，在測量準確度上達到了同類產品的先進水平，基本直流電壓準確度達到0.015%+0.003%，基本直流電流準確度達到0.02%+0.005%，基本電阻準確度達到0.02%+0.003%，為測試數據的準確性提供了保障；另外，其交流測試頻率范圍達到1MHz，保證了高頻開關電源的測試；10A大電流的測量無須更換插孔和表筆，大大提高了測試效率和保證了儀器的安全使用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 測試系統方框圖

　　在顯示單元，DM3058采用了萬用表中少有的256×64液晶顯示，各種功能參數設置采用菜單化操作，加強了在系統之外的易用性。

　　圖3所示是使用RIGOL DS1302CA及DM3058搭建的測試系統。此套測試系統可以完成AC/DC電源廠商所關注的重要電源性能特征的測試工作。下面以測試AC/DC電源的效率、電源紋波、輸入電壓調整率為例，具體介紹該測試系統的測試流程。

　　如今節能環保是所有產業的熱門議題，電源行業更是倡導節能環保的先鋒。目前很多亞洲電源廠商已經把目標瞄準在開發半負載下能效可達88%以上，甚至高達90%以上的新型節能產品。那么，在測試過程中為了能夠準確的獲得電源效率數據，一般需要經過四次測量，即分別測量負載在25%、50%、75%和100%狀態下的效率，再取其平均值作為衡量該電源的效率。

　　紋波噪聲也是衡量AC/DC電源產品優劣的一個重要性能指標。紋波是指在輸出直流電壓上疊加交流成分的峰峰值。一般紋波不能超過輸出電壓的1%。

　　測試輸出電壓紋波時，首先由工控機來控制程控電源輸出，其輸出能夠使電源進入正常工作狀態，然后控制程控電子負載使電源達到100%負載狀態，再由多通道開關將DS1302CA示波器接入到電源的輸出端，通過工控機將數字示波器設置為直流耦合，使用1:1的探針輸入。另外，為了便于更好地觀察穩定的紋波信號，可以打開示波器的“帶寬限制”。最后，將數字示波器測量出的紋波信號峰峰值上傳至計算機中存儲起來，便得到了該電源的紋波電壓，如圖4所示。

　　　　　　　　　　　　　　圖4 RIGOL DS1302CA 測量的電源紋波電壓值

　　輸入電壓調整率是用來衡量一個AC/DC電源在負載及惡劣電網環境下的適應能力的重要指標。輸入電壓調整率是指輸入電壓在額定范圍內變化時，輸出電壓的變化率。

　　輸入電壓調整率的測量，是通過工控機來控制程控電源、多通道開關、電子負載，與數字萬用表協同工作完成的。假設一個額定輸出為12V的AC/DC電源的輸入電壓范圍在115～264VAC之間，在測試過程中，將負載設置為滿載狀態，將程控電源輸出從115VAC調節至264VAC，再使用DM3058數字萬用表測試各階段的輸出直流電壓，記錄于工控機中，然后根據公式便可計算出該AC/DC電源的輸入電壓調整率。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖5 RIGOL DM3058數字萬用表測量界面

　　測量速度與通訊速度快也是DM3058的重要特征之一。在程控測試中，以測量直流24V電壓為例，在該企業測試平臺上采用中速測量，同類萬用表所需要的時間最快為360ms，而RIGOL DM3058只需要250ms。若在該測試平臺上連續測量直流電壓、交流電壓、頻率、電阻等177個項目，DM3058完成這一整套測量只需要88s，與同類萬用表相比，時間縮短了整整10s。為整個生產測試過程帶來的效率提升不容小視。

　　以上是使用該測試系統測量AC/DC電源的幾個典型參數。這套測量系統不僅可以高效、快捷的幫助用戶完成測試功能，同時也為用戶提高產品品質提供了有力保障。RIGOL作為國內異軍突起的測試測量廠商，將始終專注于測量，堅持自主創新，為用戶提供更多創新的行業解決方案，真正體現客戶價值。