LED驱动电源安规及检测
一、LED驱动电源所需认证
LED驱动电源板,在标准认证和质量认证过程中,主要根据出口地要求进行相关资质认证,
如产品独立外销销或者产品是外置电源,则需要认证的项目较多,也较全面;如给国内整机
灯具产品配套,则根据灯具产品生产商的要求,做相关认证,一般认证项目相对少些,整机
灯具厂商往往会以成品形式进行再次认证。
下面是LED驱动电源板主要的认证标准,一般情况下,大多数的LED驱动电源板生产商
会将CEEMCRoHS等先进行认证,再根据实际需要进行相关认证。
1、欧盟标准:
CE欧盟产品符合指令
“CE”标志是一种安全认证标志,被视为制造商打开并进入欧洲市场的护照。CE代表欧洲
统一(CONFORMITEEUROPEENNE)。凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售,
无须符合每个成员国的要求,从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。
CBCB体系(电工产品合格测试与认证的IEC体系)国际电工委员会认证.
CB体系(电工产品合格测试与认证的IEC体系)是IECEE运作的-个国际体系,IECEE
各成员国认证机构以IEC标准为基础对电工产品安全性能进行测试,其测试结果即CB测试报
告和CB测试证书在IECEE各成员国得到相互认可的体系。目的是为了减少由于必须满足不同
国家认证或批准准则而产生的国际贸易壁垒。IECEE是国际电工委员会电工产品合格测试与
认证组织的简称。
GS:(电气安全性)
GS的含义是德语"GeprufteSicherheit"(安全性已认证),也有"GermanySafety"(德国
安全)的意思。GS认证以德国产品安全法(GPGS)为依据,按照欧盟统一标准EN或德国工业
标准DIN进行检测的一种自愿性认证,是欧洲市场公认的德国安全认证标志。
RoHS:
是由欧盟立法制定的一项强制性标准,它的全称是《关于限制在电子电器设备中使用某
些有害成分的指令》(RestrictionofHazardousSubstances)。该标准已于2006年7月1
日开始正式实施,主要用于规范电子电气产品的材料及工艺标准,使之更加有利于人体健康
及环境保护。该标准的目的在于消除电机电子产品中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多
溴联苯醚共6项物质,并重点规定了铅的含量不能超过0.1%。
2、美国标准
FCC联邦通讯委员会(FCC),
由COMMUNICATIONACT建立是美国政府的一个独立机构,直接对国会负责。FCC通过控制无
线电广播、电视、电信、卫星和电缆来协调国内和国际的通信。
UL是美国保险商试验所(UnderwriterLaboratoriesInc.)的简写。UL安全试验所是美国
最有权威的,也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。它是一个独立的、非营利
的、为公共安全做试验的专业机构。它采用科学的测试方法来研究确定各种材料、装置、产
品、设备、建筑等对生命、财产有无危害和危害的程度;
ETL在美国大多数地区,电气产品的批准是强制的。
ETL是指ETL测试实验室公司(ETLTestingLaboratoriesInc)。ETL的列名产品是由“有
司法权主管机关”(AuthoritiesHavingJurisdiction)承认的,可认为“已批准”。ETL
SEMKO提供了对产品安全性的检测和认证,EMC检测,产品性能检测,同时提供对诸如医药、
HVAC、器具、电信、航空、自动化、半导体、建材、能源生成系统等多种行业的质量管理系
统的注册。
3、中国标准
CCC认证:
3C认证的全称为“强制性产品认证制度”,它是各国政府为保护消费者人身安全和国家安
全、加强产品质量管理、依照法律法规实施的一种产品合格评定制度。所谓3C认证,就是中
国强制性产品认证制度,英文名称ChinaCompulsoryCertification,英文缩写CCC。
4、EMC认证(电磁兼容性)
EMC(电磁兼容性)的全称是ElectroMagneticCompatibility,其定义为“设备和系统在
其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力”该定义包
含两个方面的意思,首先,该设备应能在一定的电磁环境下正常工作,即该设备应具备一定
的电磁抗扰度(EMS);其次,该设备自身产生的电磁骚扰不能对其他电子产品产生过大的影响,
即电磁干扰(EMI)。
5、日本标准
日本有S标志和PSE标志,一般认证很少,除非特殊要求,大多情况下欧美标志可达到要
求。
6、相关标准
北美(美国和加拿大)UL/ETL认证标准:UL8750,UL1310,
欧洲GS/CE/EMC认证标准:EN61347-1/-2-13,EN55015,EN61547,EN61000-3-2/-3-3,
澳洲(澳大利亚和新西兰)SAA/C-Tick认证标准:AS/NZS61347.1/.2,
日本PSE安规和EMC标准:IEC/J55015,IEC/J61347,
中国CCC/CQC标准GB7000,GB17743,GB17625
二、LED驱动电源的安规要求
1、安规标准
欧盟标准:EN61347-2-13,EN61347-1
中国标准:GB19510.14,GB19510.1
都是等效采用
ICE标准:IEC61347-2-13,IEC61347-1
2、测试的主要内容
☆标志☆发热
☆触电保护☆异常状态
☆结构,安全距离☆接线端子
☆耐热、防火☆接地
☆防潮与绝缘☆对独立式SELV的LEDDriver特殊要求
☆耐电压☆故障测试
3、主要分类和特殊标志
4、标志的要求
5、SELV宣称时须满足:
☆额定负载时可触的输出端不可超过有效值25V
☆空载时可触及的输出端不可超过有效值33V,峰值
☆输出电压触过25V必须采用绝缘端子使得SELV电压不可触及。
6、初次级隔离要求
☆采用双重绝缘或加强绝缘
☆如果初次级之间跨接有电容,必须是Y1或两个同一参数的Y2串联
☆如果初次级之间跨接有其他元件,应符合IEC/EN60065(GB8898)第14章的要求
☆对独立式安全特地电压LED驱动电源,隔离还应符合本标准附录I的要求。
7、耐电压的要求(交流)
GB19510.1-2009/IEC61347-1:2007
表1介电强度试验电压
工作电压U实验电压V
42V一下(含42V)500
基本绝缘2U+1000
42V以上至1000V(含1000V)补充绝缘2U+1750
双重或加强绝缘4U+2750
☆独立式SELV的LED驱动电源的附加要求
表二试验电压
试验电压的施加部位
工作电压V
≤50200>200
≤450
7001000
输入线路的带电部件和输出线路的带电部件之间5005500
下述部件之间的基本绝缘或补充绝缘:
a)具有(或可以成为)不同极性的带电带电部件之间
(例如:由于熔丝的作用)
b)带电部件与规定接地的壳体之间
c)已被触及的金属部件与一具有带电直径的金属棒
(或包裹在该电线上的金属箔)之间,该电线应能
插入引线套管,引线防护罩或错式固定装置等部件
d)带电部件与中间金属部件之间
e)中间金属部件与壳体之间
2502750
壳体与带电部件的加强绝缘5005500
8、异常和故障测试的条件
☆在使外壳温度点(tc)温度达到额定值时对应的环境温度下进行测试
☆依据标准16章进行开路、双倍负载、短路等测试。
☆如果有温度保护等宣称,则外壳最高温度点(tc)不可超过其宣称的双MM标志或倒三
角标志温度值。
9、爬电和电气间隙
☆爬电距离和电气间隙的要求
☆内置式
☆基本绝缘和附加绝缘:Cr≥2.5mm,Cl≥1.7mm
☆加强绝缘:Cr≥5.0mm,Cl≥4.0mm
☆独立式SELV
☆基本绝缘和附加绝缘:Cr≥3.0mm,Cl≥3.0mm
☆加强绝缘:Cr≥6.0mm,Cl≥6.0mm
10、关于材料的测试
☆球压:
☆塑料外壳:75℃或T+25℃
☆支撑带电体的部件:125℃或T+25℃
☆灼热丝:
☆塑料外壳:650℃
☆针焰:支撑带电体的部件:10s
☆耐漏电起痕:PTI175更好
11、热保护功能的特殊要求---
LED驱动电源放置在温度为tc低5K的烤箱内12小时,保护装置不动作
在正常工作条件下达到热平衡,烤箱内温度保持在
施加最严酷的故障条件
绕组电流缓慢增加直到保护器动作
判据:
表面最高温度不能超过标称值
热保护器动作15分钟内,允许超过标称值的10%。
12、家具用灯具附件的特殊要求
判据:
在正常工作条件下,外壳温度小于95℃。
在任何过载条件下,外壳温度小于115℃。
三、LED驱动电源的性能要求
1、LED驱动电源的性能标准
欧盟标准:EN62384
中国标准:GB/T24825
2、LED驱动电源测试的主要内容
☆标志☆输出电压和电流
☆线路总功率☆电源电流
☆音频阻抗☆异常条件下的工作试验
☆耐久性☆能效等级
3、主要分类
☆根据负载分类
☆单值负载
☆多值负载
☆根据输出电压分类
☆具备稳定输出电压
☆不具备稳定输出电压
☆根据输出电流分类
☆具备稳定输出电流
☆不具备稳定输出电流
4、标志的要求
☆强制
☆线路功率因数,如入=0.9C
☆如适用,允许的温度范围极限
☆如适用,稳定输出电压的声明
☆如适用,稳定输出电流的声明
☆如适用,适合与调光器一起适用的说明
☆如适用,工作模式的声明、
☆非强制
☆线路总功率
☆如适用,音频阻抗符号
☆如适用,耐短路保护的声明
5、输出电压和电流
☆启动和链接要求
启动或连接LED模块2S内,输出在额定值110%内
☆工作期间的电流和电压:
非稳定输出电压型:输出电压与LED模块额定电压偏差不超过±10%。
非稳定输出电流型:输出电流与LED模块额定电流偏差不超过±10%。
☆容性负载要求:
能启动或过流保护不动作。
6、线路总功率
☆在额定电压下,LEDDriver与额定功率LED模块一起工作,测得的线路总功率不能超过标
称值110%。
7、线路总功率因数
☆在额定电压和频率下,LEDDriver与额定功率LED模块一起工作,测得的线路总功率因数
不能低于标称值-0.05.
8、电源输入电流
☆在额定电压下,LEDDriver与额定功率LED模块一起工作,测得的输入电流与标称值相差
不超过+10%。
9、音频阻抗
10、异常条件
☆未装LED模块:
空载1h后,接上LED模块能正常工作
☆降低LED模块电阻:
(行业研究中)
☆对耐短路式LEDDriver
短路1h或直至保护装置断开
以上测试以后,复位保护装置,LEDDriver应能功能正常。
11、耐久性
☆高低温循环冲击:
-10摄氏度(或宣称更低)放置1h,然后移至tc温度放置1h
5次
☆电源电压开关:
在额定电压下,开、关LEDDriver各30s
空载条件下200次。
最大负载条件下800次。
以上测试以后,LEDDriver应能正常工作15分钟。
12、产品寿命和产品失效率的评估指南
建议制造商在产品说明书中给出以下参数:
a)寿命:最高表面温度,符号tl(寿命50000h)
b)失效率:以单位时间内德失效表示
13、能效等级
四、LED驱动电源测试设备:
LED驱动电源的测试分来料测试和成品测试,其中成品测试分为自动化专用设备和人工分
立测试设备,下面大致列出相关的设备
1、用于来料检测设备
待检测物料,主要是整流桥、电容、电阻、变压器、场效应管、线材等LED驱动电源板
上的分立元件。
主要设备为万用表、示波器、交直流电源等。
2、用于成品检测设备
☆综合测试设备
LED驱动电源专用的测试系统,是针对性的设备组合,并用软件系统来操作,优点是效率
高,较适合批量测试的工厂使用,缺点是设备昂贵,最贵的约20万左右,可根据实际需要,
和产品的测试精度来组装选择。
LED驱动电源自动测试系统
LED驱动电源综合测试仪
LED驱动电源自动测试仪
LED驱动电源专用老化车
☆分立测试设备:
分立设备是指单个仪器,在LED驱动电源测试中,主要用到下列仪器,优点是成本低,缺
点是效率低,需要人力多,一般实验室用的较多。
主要设备:示波器、功率计、温度计、高温箱、耐压仪、电流表、数字电桥、电子负载仪、
谐波分析仪、数字万用表以及老化装置等。
此外无论哪种方式都需要工具类产品配合,例如:电烙铁、镊子、焊锡、千分尺、钳子
等电子常备工具。
五、LED驱动电源厂常规测试项目
1、结构五金件检查(外观尺寸检查)
a)电感检查
b)螺丝检查、
c)螺姆检查、
d)垫片检查、
e)弹簧检查、
f)开关检查、
g)五金件盐雾测试、
h)USB端子检查。
2、静态电性能测试
a)空载工作状态测试、
b)空载输入电流和功率测试、
c)空载到满负载时的输出电压范围测试、
d)输入功率因素和功率损耗测试、
e)满负载输入电流测试、
f)输出纹波和噪音测试、
g)输出恒流精度测试、
h)输出电压和电流曲线、
i)线性和负载调整率测试、
j)组合调整率测试、
k)转换效率测试、
l)能效测试。
3、暂态电性能测试
a)输入浪涌电流测试、
b)输入电压变动测试、
c)输出暂态响应测试、
d)输出峰值功率测试、
e)输出重轻载变化测试、
f)转换延迟时间测试、
g)开机延迟时间测试、
h)输出暂态响应时间测试、
i)输出动态响应时间测试、
j)保持时间测试、
k)上升时间测试、
l)下降时间测试、
m)输出过冲幅度测试。
4、关键元器件的波形测试
a)开关管电压和电流波形测试
b)输出整流二极管电压和电流波形测试。
5、保护电路测试
a)短路保护测试、
b)过流保护测试、
c)过压保护测试、
d)过温保护测试、
e)源输入端测试骚扰、
f)输入掉电测试、
g)噪音检查、
h)闪电测试、
i)雷击测试、
j)重启动后关断测试、
k)输入电压升压破坏测试、
l)输入欠压测试、
m)输入缓慢变动测试、
6、爬电距离检查、
a)PCB爬电距离检查
b)中性线的爬电距离检查
c)Y电容爬电距离检查
d)变压器爬电距离检查
e)开关管爬电距离检查
f)光电耦合器爬电距离检查
7、安规测试
a)耐压测试
b)绝缘阻抗测试
c)绝缘耐压破坏测试
d)漏电流测试
e)球压力测试
f)钢球撞击测试
g)异常操作测试(短路和开路)
h)AC输入低电压测试
i)AC输入高电压测试
j)输出过载测试
8、稳定性测试
a)静态元器件的应力分析
b)变压器磁饱和检查
c)变压器最大磁通密度检查
d)电解电容寿命检查
e)MTBF平均无故障时间计算
f)空载老化(4Hrs)试验
g)负载老化(4Hrs)试验
h)电源开关循环测试
i)老化(寿命)试验
j)电磁兼容测试
k)传导干扰测试
l)辐射骚扰测试
m)雷击破坏测试
n)静电放电测试
o)静电放电破坏测试
p)接触放电测试
q)空气放电测试
r)电快速瞬变耐受性测试
9、潜在的安规问题测试
a)输出贴片电容检查
b)AC输入线检查
c)DC输出线检查
d)引线拉力测试
e)插脚拉力测试
f)线线材摇摆测试材拉力测试
g)机械的插拔测试
h)发热元件检查
i)外壳印字耐摩擦测试
j)非移性测试
k)外观标示检查
l)保险丝检
m)AC插头检查
n)塑胶件和PCB放火等级检查
o)DC插座检查
10、工作环境测试
a)高温操作测试
b)高温高湿储存测试
c)低温操作测试
d)低温储存测试
e)低温启动测试
f)元器件温度测试
g)温度循环测试
h)不通风环境测试
i)冷热冲击测试
j)跌落测试
k)跌落破坏测试
l)振动测试
m)风压测试
安规认证中开关电源的安全距离要求
1.安規要求安全距離:
a.兩線式:一次側、二次側安全距離:5.5mmmin.(為防誤差,預留6mm);加1.0mm破溝則
4.5mmmin.(為防誤差,預留5mm)
b.三線式:
一次側、二次側安全距離:5.5mmmin.(為防誤差,預留6mm);加1.0mm破溝則4.5mm
min.(為防誤差,預留5mm)
一次側、FG安全距離:3.0mmmin.(必須確定為FG,否則仍然要預留6mm;加1.0mm破
溝則5mm)
、ACN安全距離:2.5mmmin.(加1.0mm破溝則1.5mmmin.)
d.一次側高壓安全距離:1.5mmmin.
e.保險絲兩端銅箔安全距離:2.5mmmin.(加1.0mm破溝則1.5mmmin.)
製作,佈線最小距離:
a.銅箔與銅箔:0.5mmmin.
b.銅箔與焊點:0.75mmmin.
c.焊點與焊點:1.0mmmin.
d.銅箔與板邊:0.25mmmin.
e.孔邊與孔邊:1.0mmmin.
f.孔邊與板邊:1.0mmmin.
製作,佈線最小銅箔寬度:
a.2oz:0.5mmmin.;1oz:0.3mmmin.
b.電流承受力:1A/1.0mmmin.(加錫則可減少為0.5mmmin.)
電氣要求:
1.一次側電流路徑:電路順序;捷徑(越短越佳).
2.二次側電流路徑:電路順序;捷徑(越短越佳).
1佈線位置:一次側接近大電容負端;二次側接近變壓器地端.
4.回授點佈線位置:正回授端及負回授端接近輸出端.
5.符合雷擊測試要求:
a.符合L-N1KV;L(N)-FG2KV(V1.2/50uS、I8/20uS):加07D471Varistor
b.符合L-N6KV(500A):加07D471Varistor、LF1加尖端放電、CY1加尖端放電
c.符合L-N6KV(3000A):加07D471Varistor於Fu前、LF1加尖端放電再並聯
*(300V)*2、CY1加尖端放電
IEC60950
IEC60950
空间/沿面距离(Clearance/CreepageDistances,Clau2.10,Tables2H,2J,2Kand2L)
空间直线距离以峰值电压,根据Table2H(primary)、2J(primaryadditional)、2K
(condary)计算.
沿面爬行距离以RMS电压值,根据Table2L计算,但不小于空间直线距离.
250V以下时,L至N、初级至地:creepage2.5mm,clearance2.0mm(整流前).
250V以下时初级至次级:creepage5mm,clearance4mm.
TNV至SELV线路:creepage2.5mm,clearance2.0mm(Nemko):creepage2.0
mm,clearance1.8mm(TÜV).
PCB间距应参照实际工做电压(peakordc),若间距不足时UL可做耐压测试,CSA
做短路测试.
零件应施以10N之推力作判断.
空间距离:
空间距离的数值应符合下列最小值的规定:
立地式产品的外壳或桌上型产品上非重直面顶部,可接近导电零件,与危险性电压上零
件,用作强化绝缘(Reinforcedinsulation)之空气间隙,不得小于10mm.
A类插头式产品之外壳上,已接地之可接近导电零件,与危险性电压上零件,用作基本绝
缘(Basicinsulation)之空气间隙,不得小于2mm.
PrimaryCircuit之空间距离应符合Table2H及2J中最小值之规定.
如果工作电压之峰值超过AC主电源电压之峰值时,绝缘之最小空间距离为下列两项
数值之和:
工作电压等于AC主电源电压时,Table2H之最小空间距离值;以及
Table2J中附加空间距离值.
沿面距离:
沿面距离不得少于Table2L之最小数值.
强化绝缘或双重绝缘(ReinforcedorDoubleinsulation)之沿面距离是Table2L中基本
绝缘数值的两倍.
如果Table2L之沿面距离小于Table2H,2J与2K之空间距离时,则空间距离即是最小
沿面距离.
判定沿面距离时之工作电压应考虑下列要项:
实际的RMS值或DC电压值.
如使用DC电压值,不必考虑附加之纹波.
短期情况(如TNV线路中之振铃信号),不必考虑.
短暂之干扰不必考虑(如噪声).
连到TNV线路中,如果无法得知通讯网络之特性时,其工作电压应假定,TNV-1线路
为60Vdc,TNV-2与TNV-3线路为120Vdc.
如果所量测之工作电压,在相邻两点之间可使用内插法,来决定最小沿面距离
电源测试大全
一、极限测试
1.模块输出电流极限测试
模块输出电流极限测试是测试模块在输出限流点放开(PFC的过流保护也要放开)之后
所能输出的最大电流,测试的目的是为了验证模块的限流点设计是否适当,模块的器件选择
是否合适。如果模块的输入电流极限值偏小,表明模块的输出电流量不够;如果模块的输出
电流极限值设计过大,表明模块的输出电流裕量过高,模块的成本还可以降低。
测试方法:
将模块的输出限流点放开,按额定输出电流的5%逐步增加模块的输出电流,每个电流值
保持10分钟,直至模块损坏(或输出熔断丝断),记录模块损坏时的输出电流值即为模块的
输出电流极限值。为了防止在测试过程中模块出现积热损坏,每一个测试点测试完成之后,
须将模块冷却到测试前的冷机状态。测试的电流极限值为模块额定电流的120%(也就是说,
超过120%以后,无需进行测试)。
判定标准:
模块的电流极限必须满足110%,合格,同时测试结果作为模块设计的依据(参考数据)。否
则不合格。
2.静态高压输入
测试说明:
在静态高压时,PFC电路实现了过压保护,此测试主要是评估一次电源模块在静态高压情况
下的可靠性。
测试方法:
A、按规格书要求将模块输入电压调整为最大静态耐压点,运行1小时。
B、从最大静态耐压点开始,以10V/10min的速率向上调高输入电压,直至模块损坏,记录模
块损坏时的输入电压值即为模块的最高静态极限输入电压。记录器件损坏情况,分析原因。
判定标准:
在上述A情况下,一次电源模块不出现损坏或其他不正常现象,合格;否则不合格。在B类
条件下,记录模块的最高静态输入电压,作为模块的资料参考,在B类条件下测试的结果只
作为参考,不作为判断是否合格的标准。
3温升极限测试
测试说明:
温升极限测试是指在于模块过温保护失效的情况下,使模块损坏的最高环境温度,测试的目
的在于考察模块所能承受的最高环境温度,从而为模块的设计提供参考。
测试方法:
将模块的温度保护装置去掉,然后将模块置于温箱中,模块的输入电压为最低电压,输出为
最大功率点,监测模块的温度保护继电器处的温度,从模块的最高环境温度开始,以5oC/30min
的速度逐渐升高环境温度,直到模块损坏为止。
记录内容:
记录模块损坏时,内部各个关键器件的温升,分析故障点;记录温度极限时的损坏情况(运
行时间、温度、损坏器件等详细情况),作为资料参考。
判定标准:
规格书定义的工作温度上限,电源模块屏蔽过温保护,长时间满载工作模块不损坏,合格;
否则不合格。
此项测试结果可以作为模设计的参考,判定的标准是看模块损坏时的最高温度与模块继电器
把保护处的温度(或软件保护点)的距离,如果两者相差为负,则表示温度继电器保护功能
(或软件保护功能)没有作用,如果两者相差在6~10oC,则表示模块的热裕量太小,如果两
者相差大于40度,则表示裕量太大。
4EFT抗扰性测试
测试说明:
测试电源所能承受的最高EFT抗扰性指标,以确认其裕量。测试产品在抵抗由于如高频炉等
设备产生的电网EFT发生的累积失效的能力。
测试方法:
A、将EFT可抗扰性开路电压设为规定等级电压+500V,进行冲击抗扰性测试。
B、以500V为一步进电压等级,重复A步骤,每一电压等级试验按照标准的EFT测试方法进
行测试,记录电源性能劣化及损坏的试验等级电压值(试验最高电压为EFT抗扰性设备最高
电压)。
C、确认电源损坏部位,分析原因。
判定标准:
EFT极限值大于规格书要求的5%,合格;否则不合格。
5温度冲击强化试验
测试说明:
验证产品在存储和运输过程中所能承受的高低温冲击极限。
(1)试验前按照有关规范进行电气性能和机械性能(外观和内部结构)检查,确保受试验样
品在进行温度冲击试验前的电气性能和机械性能正常。
(2)试验过程中样品不通电,不进行功能监测。
(3)试验结束后通过目测等手段检查机械性能(外观和内部结构)是否正常,同时按《通信
电源模块基本性能测试规范》对电气性能进行测试应满足要求。
测试方法:
温度强化冲击试验的方法见下图:
HT:高温箱温度,取80度
LT低温箱温度,取-45度
Ncyc:循环次数,取20T
Dt:样品在保温段的停留时间,取45~60min
Ct:高低温之间的切换时间(由冲击箱决定,不用选择)
附表——温度冲击强化试验条件:
样品种类高温箱温度HT低温箱温度LT保温时间Dt转换时间Ct循环次数Ncyc
表贴元件制成板130-7030min≤5min50T
普通元件制成板100-5530min≤5min50T
整机80-4545~65min≤5min20T
说明:
如果制成板上既有表贴元件,又有普通元件,按普通元件的要求执行。
整机保温时间根据样品体积的大小在45~65min之间选择,体积小的短,体积大的长。
温度冲击测试步骤:
(1)试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检查,保证样品机械性
能和电气性能正常。
(2)将样品合理的布置于温度冲击箱中,样品和温度箱四壁间应留有足够大的空间,以便于
空气流通。
(3)按上表选择温度冲击试验条件。
(4)选定温度冲击试验从高温开始,按起动键起动温度冲击试验。
(5)试验进行设定的循环次数后自动停止。
(6)试验结束后将样品从温度冲击箱中取出,在常温小恢复直至样品温度达到稳定。
(7)观察试验后的样品有无机械损伤(如表面翘曲、破裂、元器件松动、脱落等)并检查电
气性能有无异常。
(8)如果样品发生上述的机械损伤或电气性能指标不符合相关规范,即认为样品也损坏,详
细填写试验记录表。
(9)对试验暴露的薄弱环节进行分析,提出改进措施。
(10)对样品进行修复或改进,如没有出现损伤,应增加温度冲击量等级,取上表温度冲击
试验条件中普通元件制成板等级或表贴元件制成板等级继续试验,直至样品损坏。
判定标准:
样机外观,机械性能和电气性能都正常,合格;否则不合格。
6低温步进试验
测试说明:
验证样品正常工作温度下限和产品损坏温度下限。
(1)试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检查,确保样品在进行
试验前的机械性能和电气性能正常。
(2)试验过程中在保温一段时间(约15min)后通电进行功能监测。
(3)试验结束后进行通过目测等手段检查机械性能(外观和内部结构)是否正常,同时按《通
信电源模块基本性能测试规范》对电气性能进行测试应满足要求。
测试方法:
低温步进试验方法见下图:
试验条件:
根据规格书,选择最低工作温度,以-10度作为第一次步进的起点温度,然后每次降低10度,
找到低温工作极限后改为5度。
低温试验步骤:
(1)试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检查,确保样品在进行
试验前的机械性能和电气性能正常。
(2)将样品在无包装,不通电的状态下放置于温箱内,接好输入输出及测量引线,试验样品
和温箱四壁之间应有适当的距离,试验样品不得对箱内产生明显的影响。
(3)将温箱以最大变化速度降到温度设定值,降温过程中加风扇使温度达到均衡。
(4)将温箱温度达到设定温度情况后,样品在设定点保温至少15min,模块内部温度和环境
温度接近一致,本阶段温箱设定为等待模式。
(5)上电,开机,按照规范进行基本性能测试,并监测输出电压波形,并将观察到的现象详
细填入记录表。
(6)如果功能正常,进行(7)步。如果任何一个监测项目超标或由异常,即认为发生失效,
记录失效温度T和失效现象。将温度恢复到常温足够长的时间进行功能监测,如发现功能恢
复正常,说明样品没有损坏,T+10度即为低温工作极限,填写试验报告中极限温度,进行(7)
步;如果将温度恢复到常温足够长的时间,如发现功能不能恢复正常,认为试验的样品已发
生损坏,找到样品损坏极限,填写试验报告中极限温度,即可停止试验,进行(8)步。
(7)继续降温,重复(3)~(7)步直到找到样品的损坏极限或达到温箱的低温极限。
(8)对样品进行失效模式分析,找到薄弱环节,并提出改进措施。
(9)改进后的样品进行验证试验,保证改进的有效性。
(10)用改进后的样品继续进行试验,直到:
A、达到温箱的低温极限
B、出现非正常失效
C、与同类产品比较认为可以终止试验
D、继续改进需花费较大的成本,得不偿失
注:(9)~(10)可根据实际情况确定是否进行。
判定标准:
样机外观,机械性能和电气性能都正常,合格;否则不合格。
7高温步进试验
测试说明:
验证样品正常工作温度上限和产品损坏温度上限。
1)试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检查,确保样品在进行试
验前的机械性能和电气性能正常。
(2)试验过程中在保温一段时间(约15min)后通电进行功能监测。
(3)试验结束后进行通过目测等手段检查机械性能(外观和内部结构)是否正常,同时按《通
信电源模块基本性能测试规范》对电气性能进行测试应满足要求。
测试方法:
低温步进试验方法见下图:
试验条件:
根据规格书,选择最高工作温度,以+10度作为第一次步进的起点温度,然后每次增加10度,
找到高温工作极限后改为5度。
低温试验步骤:
(1)试验前对受试样品进行机械性能(外观和内部结构)和电气性能检查,确保样品在进行
试验前的机械性能和电气性能正常。
(2)将样品在无包装,不通电的状态下放置于温箱内,接好输入输出及测量引线,试验样品
和温箱四壁之间应有适当的距离,试验样品不得对箱内产生明显的影响。
(3)将温箱以最大变化速度升到温度设定值,升温过程中加风扇使温度达到均衡。
(4)将温箱温度达到设定温度情况后,样品在设定点保温至少15min,模块内部温度和环境
温度接近一致,本阶段温箱设定为等待模式。
(5)上电,开机,按照规范进行基本性能测试,并监测输出电压波形,并将观察到的现象详
细填入记录表。
(6)如果功能正常,进行(7)步。如果任何一个监测项目超标或由异常,即认为发生失效,
记录失效温度T和失效现象。将温度恢复到常温足够长的时间进行功能监测,如发现功能恢
复正常,说明样品没有损坏,T-10度即为高温工作极限,填写试验报告中极限温度,进行(7)
步;如果将温度恢复到常温足够长的时间,如发现功能不能恢复正常,认为试验的样品已发
生损坏,找到样品损坏极限,填写试验报告中极限温度,即可停止试验,进行(8)步。
(7)继续升温,重复(3)~(7)步直到找到样品的损坏极限或达到温箱的高温极限。
(8)对样品进行失效模式分析,找到薄弱环节,并提出改进措施。
(9)改进后的样品进行验证试验,保证改进的有效性。
(10)用改进后的样品继续进行试验,直到:
A、达到温箱的高温极限
B、出现非正常失效
C、与同类产品比较认为可以终止试验
D、继续改进需花费较大的成本,得不偿失
注:(9)~(10)可根据实际情况确定是否进行。
判定标准:
样机外观,机械性能和电气性能都正常,合格;否则不合格。
8绝缘强度极限试验
测试说明:
测试样品所能承受的绝缘强度极限,得出极限数据。
测试方法:
在规格书规定的绝缘强度的基础上逐步增加10%(漏电流的要求与规格书一致),得出样品内
部绝缘击穿或测试仪无法继续输出高压。每个电压等级需持续测试60s。
记录内容:
绝缘强度的极限值。
如由异常,记录一切异常现象。
判定标准:
样品所能承受的极限值大于规格书的10%,合格;否则不合格。
二、可靠性测试
1反复短路测试
测试说明
在各种输入和输出状态下将模块输出短路,模块应能实现保护或回缩,反复多次短路,故障
排除后,模块应该能自动恢复正常运行。
测试方法:
A、空载到短路:在输入电压全范围内,将模块从空载到短路,模块应能正常实现输出限流或
回缩,短路排除后,模块应能恢复正常工作。让模块反复从空载到短路不断的工作,短路时
间为1s,放开时间为1s,持续时间为2小时。这以后,短路放开,判断模块是否能够正常工
作。
B、满载到短路:在输入电压全范围内,将模块从满载到短路,模块应能正常实现输出限流或
回缩,短路排除后,模块应能恢复正常工作。让模块从满载到短路然后保持短路状态2小时。
然后短路放开,判断模块是否能够正常工作。
C、短路开机:将模块的输出先短路,再上市电,再模块的输入电压范围内上电,模块应能实
现正常的限流或回缩,短路故障排除后,模块应能恢复正常工作,重复上述试验10次后,让
短路放开,判断模块是否能够正常工作。
判定标准:
上述试验后,电源模块开机能正常工作;开机壳检查,电路板及其他部分无异常现象(如输
入继电器在短路的过程中触电是否粘住了等),合格;否则不合格。
2反复开关机测试
测试说明:
电源模块输出带最大负载情况下,输入电压分别为220V,(输入过压点-5V)和(输入欠压点
+5V)条件下,输入反复开关,测试电源模块反复开关机的性能。
测试方法:
A、输入电压为220V,电源模块快带最大负载,用接触器控制电压输入,合15s,断开5s(或
者可以用ACSOURCE进行模拟),连续运行2小时,电源模块应能正常工作;
B、输入电压为过压点-5V,电源模块带最大负载,用接触器控制电压输入,合15s,断开5s
(或者可以用ACSOURCE进行模拟),连续运行2小时,电源模块应能正常工作;
C、输入电压为欠压点-5V,电源模块带最大负载,用接触器控制电压输入,合15s,断开5s
(或者可以用ACSOURCE进行模拟),连续运行2小时,电源模块应能正常工作。
判断标准:
以上试验中,电源模块工作正常,试验后电源模块能正常工作,性能无明显变化,合格;否
则不合格。
3输入低压点循环测试
测试说明:
一次电源模块的输入欠压点保护的设置回差,往往发生以下情况:输入电压较低,接近一次
电源模块欠压点关断,带载时欠压,断后,由于电源内阻原因,负载卸掉后电压将上升,可
能造成一次电源模块处于在低压时反复开发的状态。
测试方法:
电源模块带满载运行,输入电压从(输入欠压点-3V)到(输入欠压点+3V)缓慢变化,时
间设置为5~8分钟,反复循环运行,电源模块应能正常稳定工作,连续运行最少0.5小时,
电源模块性能无明显变化。
判定标准:
一次电源模块正常连续运行,最少0.5小时后性能无明显变化,合格;否则不合格。
4输入瞬态高压测试
测试说明:
PFC电路采用平均值电路进行过欠压保护,因此在输入瞬态高压时,PFC电路可能会很快实
现保护,从而造成损坏,测试一次电源模块在瞬态情况下的稳定运行能力以评估可靠性。
测试方法:
A、额定电压输入,用双踪示波器测试输入电压波形合过压保护信号,输入电压从限功率点加
5V跳变为300V,从示波器上读出过压保护前300V的周期数n,作为以下试验的依据。
B、额定输入电压,电源模块带满载运行,在输入上叠加300V的电压跳变,叠加的周期数为
(n-1),叠加频率为1次/30s,共运行3小时。
判定标准:
一次电源模块在上述条件下能够稳定运行,不出现损坏或其他不正常现象,合格;否则不合
格。
5输入电压跌落及输出动态负载
测试说明:
一次模块在实际使用过程中,当输入电压跌落时,电源模块突加负载的极限情况是可能发生
的,此时功率器件、磁性元件工作在最大瞬态电流状态,试验可以检验控制时序、限流保护
等电路及软件设计的合理性。
测试方法:
A、将输入电压调整为在欠压点+5V(持续时间为5s)、过压点-5V(持续时间为5s)之间跳
变,输出调整在最大负载(最大额定容量,持续时间为500ms)、空载(持续时间为500ms)
之间跳变,运行1小时;
B、将输入电压调整为欠压点+5V(持续时间为5s)、过压点-5V(持续时间为5s)之间跳变,
输出调整在最大负载(最大额定容量,持续时间为1s)、空载(持续时间为500ms)之间跳变,
运行1小时。
判定标准:
在上述条件下,应能稳定运行,不出现损坏或其他不正常现象,合格;否则不合格。若出现
损坏情况,记录故障问题,以提供分析损坏原因的依据。
6高压空载,低压限流态运行试验
测试说明:
高压空载运行是测试模块的损耗情况,尤其是带软开关技术的模块,在空载情况下,软开关
变为硬开关,模块的损耗相应增大。低压满载运行是测试模块在最大输入电流时,模块的损
耗情况,通常状态下,模块在低压输入、满载输出时,效率最低,此时模块的发热最为严重。
测试方法:
A、将模块的输入电压调整为输入过压保护点-3V,模块的输出为最低输出电压,空载运行,
此时,模块的占空比为最小,
连续运行2小时,模块不应损坏;
B、将模块的输入电压调整为欠压点+3V,模块的输出为最高输出电压的拐点状态,此时模块
的占空比为最大,连续运行2小时,模块不应出现损坏;
C、将模块的输入电压调整为效率最低点时的输入电压,模块输出为最高输出电压的拐点状态,
连续运行2小时,模块不应损坏;
D、将模块的输入电压调整为过压点-3V,模块的输出为最高输出电压的拐点状态,此时模块
的占空比为最大,连续运行2小时,模块不应出现损坏;
E、将模块的输入电压调整为效率最低点时的输入电压,模块输出为最高输出电压的拐点状态,
连续运行2小时,模块不应损坏。
注意:上述的测试,必须在规格书规定的最高工作温度下进行。
判定标准:
在上述条件下工作,模块没有出现损坏,合格;否则不合格。
7电源特殊波形试验
测试说明:
检验电源模块在电网波形畸变可能形成的尖锋、毛刺和谐波情形下稳定运行能力。以下几种
波形必须输入进行试验:
(1)毛刺输入测试波形
电网的毛刺是电网中最常见的波形,毛刺的大小和幅值并没有限值,一般情况下,通过振荡
波输入测试和振铃输入波形,基本上可以模拟电网中的毛刺输入,但还需做以下毛刺输入试
验
特点:电网尖锋有过冲并会跌落到0V,过冲和跌落脉宽很窄,一般不会大于100ms,过冲幅
度一般不超过100V。跌落的相位并不仅只限于峰值点,在任何相位都有可能发生。这种波形
在实际电网中很常见,开通任何开关都会造成该现象。
(2)电压削波波形输入
这种波形也是电网中很常见的,特点是:电网从不定的相位突然跌落到0V,然后直到下个半
波开始才恢复。在IEC1004-4-11中对于波形的跌落是从大于半个周期开始的,但实际电网中
还是存在很多类似的跌落时间小于半个周期的波形。测试时要求,输入电压波形从90度开始
跌落,跌落1/4个周期,长时间工作2小时。
(4)电网的半个波头陡升至倍电压,这个波形主要是用来模拟实际电网中会突然出现的谐振
过电压,而且在这种情况下,模块的输入过电压保护线路不起作用,这种冲击对于有PFC的
电路是存在危险的。测试内容:a、在输入电压为180V,输出满载的情况下,用ACSOURCE
模拟该波形,要求180V工作3分钟,然后电压突然增加到380V,持续100ms,然后恢复到
180V,让模块在这种情况下长时间工作1小时,不应损坏;b、设置ACSOURCE使得输入电
压为0V,持续5分钟,然后电压突然增加到380V,持续100ms,然后恢复到0V,让模块在
这种情况下长时间工作1小时,不应损坏。
具体波形(a情况下的波形)如下:
测试方法:
利用ACSOURCE对模块供电,模块满载输出;用ACSOURCE模拟尖锋、毛刺和谐波电压
输入,每种特殊的电压输入工作2小时,测量输入电流和输出电压。模块应能稳定运行,试
验中注意X电容,辅助电源,软启动电阻等其他可能出现问题的地方。
判定方法:
在实际中可能出现尖锋、毛刺、谐波电压情形下能稳定运行,不损坏,合格;否则不合格。
8有源PFC性能测试
测试说明:
带有源PFC的电源模块,对电网尖锋、毛刺合和谐波比较敏感,应进行全面仔细的测试。
测试方法:
利用ACSOURCE交流源作为输入电压源,输出分别带半载、满载,测试输入电流波形和电
压波形,同时监测PFC后的电压;测试电网在尖锋、毛刺、谐波情况下输入电压、电流的相
位及幅值关系;测量PFC开关管的电流和电压,验证在全电压范围和毛刺、尖锋、谐波等情
况下开关管和其他功率器件的安全性及电流跟踪电压变化的能力。
判定标准:
PFC测试可以作为可靠性参考,出现严重问题时,应及时解决。
9操作电压测试
测试说明:
电网中存在多种操作过电压,其中最常见的时空载线路合闸过电压,这种过电压对模块的威
胁也较大,本项测试在于验证模块抗操作过电压的能力。
测试方法:
过电压线路的模拟十分简单,原理如下:
其中电感的参数为10mH(供参考:EES的模块测试方法中,没有接地电容,输入电阻与电感
串联,电阻值为0欧、电感为8mH和电阻为79欧、电感为10mH两种情况的测试),电容为
16.7uF,测试波形如下(未画出)。
将被测试的设备连接在电容两端,在K合闸瞬间,在电容两端会产生过电压,用来模拟在上
电过程中,过电压对设备的损害程度。作为极限测试项目,输入接L、N线,将被测试的设备
接在电容两端,频繁开关机,重复频率为1次/5分钟,连续测试5小时。对于三相输入设备,
输入接在L、L线上,被测试设备接在电容两端,重复频率为1次/5分钟,连续测试2小时。
判定标准:
在测试过程中出现短时功能下降或性能劣化,但能自动恢复的,合格;但出现性能永久性劣
化或需要人工干预才能恢复的,不合格。
三、白盒测试
1辅助电源测试
测试说明:
电源中辅助电源有重要意义,电源模块的正常工作靠辅助电源来保障,辅助电源工作要比主
电路要求更可靠,因为即使在输入电压超限的条件下,辅助电源还要正常工作,以实现正常
的保护逻辑,而且功率器件的驱动,控制芯片的工作都要靠辅助电源来保障,因此,对辅助
电源的要求是:无论在动态的情况下还是在静态的情况下,必须稳定可靠,输出电压稳定,
以满足控制和通讯电路的要求。测试工作中要充分关注辅助电源。
测试方法:
辅助电源要关注以下几个问题:
A、启动电阻设计是否合理,限流电阻(辅助电源的输入与高压直流母线排串联的电阻)设计
是否合理;
B、静态的情况下,辅助电源的电压是否在全电压、负载内;
C、大动态的情况下,辅助电源是否正常;
D、启动过程中输出电压是否出现过冲,384XInce端及驱动波形是否异常;
E、输出电压波形监测;
F、开关管的电应力测试;
G、辅助电源的温度应力测试;
H、芯片的工作主要参数,如工作电压、功耗等。
针对这些问题,需要测试相应项目:
A、启动电阻和限流电阻测试
启动电阻的功率降额必须满足设计要求,计算功率的公式为:
P=(Bmax-V1)/R,其中Vmax为辅助电源在各种情况下最大的输入电压,V1为辅助电源
控制芯片(UC384X)正常工作电压,计算出来的功率不能超过选用的启动电阻的功率,同时
启动电阻的温升必须满足降额要求。在最高的环境温度、辅助电源最高的输入电压Vmax下,
正常工作时,启动电阻的最高温度(温度稳定以后)不超过120oC(15oC的降额,135oC-15oC
=120oC),如果在常温下测试,测试温升需要转换到最高工作环境温度。
限流电阻的功率也要满足降额的要求,用示波器测试正常情况下,满载开机,满载关机情况
下电阻两端的电压波形,通过电压波形,测试出电阻两端的电源有效值,根据有效值计算电
阻的功率,要求功率在开机和关机以及正常情况下要满足降额要求。
B、静态的情况下,输出电压范围测试
测试模块输入电压分别为Vinmin,Vinnom,Vinmax和输出Iomin,Ionom、Iomax,输出限流
点,输出深度限流状态下的辅助电源每一路输出电压,要求每一路输出电压在每一种情况下
都保持稳定,而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求(注意:Vinmin为辅助电源
刚刚开始工作的电压,Vinmax为模块输入过压保护后的电压,过压保护和欠压保护以后,模
块都能正常工作)。
C、动态的情况下,辅助电源输出电压范围:
用ACSOURCE调节模块的输入电压和输出负载同时跳变(输入电压在最高电压和最低输入
电压之间跳变,跳变时间为50ms,输出从空载到满载跳变,跳变时间为5ms,tr和tf设置为
20us对应1A),在这种情况下,测试辅助电源各路输出电压,要求每一路输出电压都能保持
稳定,而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求。
D、关键点波形测试:
分别在输入过压点-5V、欠压点+5V启动时测试输出电压波形,3844Ince端及开关管驱动
波形,监测是否出现输出电压过冲、开关管过流及开关管驱动端波形异常等情况。同时在各
种动态的情况下(包括输入动态,输出动态的情况下),各个关键点的波形测试。
E、输出电压纹波测试:
输出额定线形负载情况下,用测试电压纹波的方法测试输出电压波形,其纹波P-P值应小于5%
输出电压。
判断标准:
以上测试项目作为检测辅助电源性能的测试。启动电阻温升正常,未出现开关管电流及驱动
波形异常,在工作范围内辅助电源电压正常,在异常电压输入范围辅助电源正常(在电源能
够实现保护的范围内正常),合格;否则不合格。
2驱动电路的测试
测试说明:
功率器件的驱动技术是电源可靠性的重要保障,好的驱动方式能够实现有效的开通和关断,
高效率,低的EMI干扰,快速实现功率器件的保护等功能,测试中应对功率管驱动进行测试,
为了防止由于探头引起的影响,测试中用应采用差分隔离探头(或采用一般的探头,同时示
波器的电源用隔离变压器隔离),并注意以下问题:
A、驱动电路分析;
B、驱动电压;
C、驱动波形;
D、瞬态情况下驱动波形;
F、驱动芯片的电压,如起机过程中的芯片供电电压等。
测试方法:
(1)驱动电路分析
审核驱动电路方式,无论变压器隔离驱动和集成IC驱动,驱动电阻应满足推荐要求,如果采
用加速电容或快速关断方式时应评估其作用,负压关断时应确认其影响,一般情况下GS应有
稳压管,分析驱动电路,确认电路设计合理性。
(2)驱动电压
目前,公司的大部分的开关管都是使用MOSFET或IGBT,MOSFET和IGBT的驱动都是使
用电压方式,高的驱动电压会击穿栅极,测试在空载、半载、满载、限流状态、空载满载跳
变、空载到限流跳变、空载到深度限流跳变(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,tr和tf
为1A对应20us),空载到短路及输入电压为最低、额定、最高,从最高电压到最低电压跳变
(跳变时间为50ms)条件下的驱动波形,要保证驱动电压低于规定电压,一般峰值应小于20V,
同时注意驱动电压要满足饱和驱动。
(3)驱动波形
测试在空载、轻载、半载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流跳变、空载到深度
限流跳变(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,tr和tf为1A对应20us),空载到短路及
输入电压为最低、额定、最高,从最高电压到最低电压跳变(跳变时间为50ms)条件下的驱
动波形,波形的上升和下降沿应平滑,且满足效率和EMI要求(上升时间较快,管子的开通
损坏小,但是电压尖锋较高,EMI会较大),开通中不应有下跌,关断后不会出现尖冲,死区
时间满足设计要求。
对比PWM芯片输出波形和驱动波形,确认驱动波形和PWM输出波形一致。
(4)驱动回路
功率器件(MOSFET和IGBT)驱动电源要求低的阻抗特性,驱动回路面积尽可能小,驱动线
尽量短,且驱动回路必须与功率回路分开。
(5)瞬态状态下的波形
在瞬态条件下,如开关机、输出突加负载、突减负载,由限流态到稳压态的转换,从稳压到
限流态的转换,输出短路,短路开机,输出短路放开的情况下驱动正常。由保护到恢复的过
程中,驱动正常,波形的上升和下降沿应平滑,开通中不应由下跌,关断后不会出现尖冲,
死区时间满足设计要求,驱动波形不应出现振荡现象。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
(6)主控制芯片供电电压的测试
用示波器测试主要的控制芯片的供电电压,捕捉模块上电过程、关机的过程以及正常工作情
况下芯片供电电压的波形,芯片供电电压必须满足芯片资料的要求,同时最好工作在芯片资
料推荐的工作电压下,任何情况都不能出现超过芯片工作电压范围的电压芯片供电。
3功率半导体器件的应力测试
测试说明:
功率半导体器件主要包括:DCDC的主功率管、输出整流二极管、PFC的主功率管、PFC的
整流二极管、PFC的夸接二极管等。这些功率半导体器件的正确使用是电源可靠性的重要保
证,为保证功率器件的合理使用,需要考虑合理的电流、电压降额和结温降额,故测试应在
以下几个方面注意:
A、满足电压降额要求;
B、满足电流降额要求;
C、满足温度降额要求
测试方法:
A、测试功率半导体器件在最恶劣条件下的Vds电压波形,确定最高电压和最大尖锋电压。由
于Vds的电压比较高,而且最大的电压尖锋的频率能够达到30-40MHz,故一般的测试时,电
压尖锋小于300V的,可采用一般的示波器原配探头(一般额定电压为300,带宽为100M或
50M,测试的波形不会失真),当电压尖锋大于300V时,测试以高压无源探头的测试结果为
准(带宽为100M),测试的波形一般也不会失真。对于有源高压探头,因为带宽较窄,一般
为20MHz,容易失真,不建议使用。
对于电压应力的测试,主要测试在动态情况下的电压应力(因为稳态情况下的电压应力较小),
具体的测试条件如下:
(1)输入电压为最高电压,分别测试输出空载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限
流(输出电压为50V左右)、空载到深度限流(输出电压小于40V),(所有的负载跳变条件为:
跳变时间5ms,tr和tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器件的电压应力。改变输入电
压,在最低输入电压和额定输入电压下重新以上的测试。记录测试的最大应力,记录超标的
电压波形。
(2)输入电压在最大电压和最下电压之间跳变(跳变时间为20ms)分别测试输出空载、满载、
限流状态、空载满载跳变、空载到限流(输出电压为50V左右)、空载到深度限流(输出电压
小于40V),(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,tr和tf为1A对应20us),空载到短路
情况下,器件的电压应力。
(3)模拟系统上运行的情况测试下,在系统上,当模块处于浮充状态,监控使模块变为均充,
这时由于模块电压上升速度不一致,导致电压上升较快的模块瞬间承受过高的功率,同时模
块又没法短路回缩(电压高于短路回缩点),这是模块的应力比较大,肯可能会导致器件应力
超标。具体的模拟方法:如测试25A(或50A模块)时,用100A的模块和25A模块(或50A
模块)并联,然后带100A的负载,调节100A模块的输出电压为43A,25A(或50A)模块
的电压为42V,这时25A(或50A)模块没法带载输出,突然调节25A(或50A)模块的电压
为58V,这时25A(或50A)模块电压上升,从而瞬时带100A的负载,测试这时的管子电压
应力。
对于100A模块,可以采用机柜进行模拟以上的现象,主要是让模块子瞬间带很大的负载而又
不让模块回缩,测试这时的电压应力。具体可以根据实际的使用电路分析和测试分别模块的
最大电压应力。
B、电流应力测试
测试功率器件载最恶劣条件下的Ids电流波形,确定最高工作电流和最大尖锋电流,具体的测
试条件如下:
(1)输入电压最低电压,输出电压为最大,分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载
到限流(输出电压为50V左右)、空载到深度限流(输出电压小于40V),(所有的负载跳变条
件为:跳变时间5ms,tr和tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器件的电流应力。
(2)输入电压载最大电压和最小电压之间跳变(跳变时间为201ms),分别测试输出满载、限
流、空载满载跳变、空载到限流(输出电压为50V左右)、空载到深度限流(输出电压小于40V),
(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,tr和tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器
件的电流应力。
具体可根据实际使用电路分析和测试,分别求出使用的最大额定电流。
C、温度应力
分别测试功率器件的最高温升,温升应该满足降额要求。测试最高温度下器件的壳温是最直
接的判据;作为替代方式可以测试常温下的温升ΔT,则器件的最高温升为:
Tcamax=Tenvmax+ΔT
Tjmax=Tcamax+P*Rth
Tcamax:最高壳温;Tenvmax:最高环境温度;Tjmax:最高结温;P:器件的功耗;Rth:
从结到壳的热阻
测试时,温度测试必须在最高的环境温度下测试。
测试的条件为:输入温最低的输入电压,输出为最大功率(最高的输出电压,额定的输出电
流)用多点温度测试仪测试各个功率器件的温升,同时打印温度曲线,直到温度曲线为平滑
曲线为止(即温度已达到稳定)。
同时必须测试风扇损坏时,在最恶劣情况下的温度应力,也必须满足降额要求。
判断标准:
(1)对于电压应力,在各种条件下,满足测试的最大Vds小于器件的额定工作电压,合格;
如果测试的最大Vds大于器件的额定工作电压,项目组能够出具体器件认证器件合格的《器
件超额使用报告》,合格,否则不合格。
(2)对于电流应力,在各种条件下,满足测试的最大电流小于器件的额定工作电流,合格;
如果测试的最大电流大于器件的额定工作电流,项目组能够出具体器件认证器件合格的《器
件超额使用报告》,合格,否则不合格。
(3)对于温度应力,必须有15oC的降额,也就是说,在最高的环境温度下测试,器件的表
面温度必须小于(器件的额定结温-15oC-P*Rth),一般P*Rth取15oC,符合上述说明,合格;
否则不合格。
4磁性器件的测试
测试说明:
电路中磁性元件主要在输入共模电感、PFC电感、变压器、滤波电感、输出共模电感、驱动
变压器、谐振电感等处使用,起着EMI滤波及能量传递等作用,评价磁性元件应用是否恰当
主要关注以下几个方面:
A、是否存在饱和现象
B、温升是否满足要求,磁性温升是因为铁损(涡流损耗、磁滞损耗)和铜损造成。
常用的磁性材料有:铁氧体、坡莫合金、非晶态合金等,根据其特性,分别应用在不同的场
合。
正确的设计才能保证磁性元件应用的合理,由于随温度的变化磁心的特性有较大的变化,因
此最恶劣的条件下的验证是必要的。
测试方法:
(1)输入和输出共模电感
一般不会存在饱和问题,其主要作用是实现EMI要求,同时有抑制输入的共模串扰的作用,
其考虑主要是良好的绝缘,在要求频段内的电感量,分步电容小,温升满足要求。前三点由
EMC测试保证,温升需要测试,测试常温下最大电流(铜耗最大)条件下的温升ΔT,以衡量
设计的合理性。
(2)PFC电感
PFC电感在功率回路中起能量传递的作用,虽然一般PFC控制芯片具有限流作用,但是电感
的饱和降引起严重温升和输入电流波形畸变,因此需测试最恶劣条件下的工作情况。
A、测试最低电压输入,最大功率输出时的PFC电感电流波形,电流波形不会出现非正常的
上翘,即不会饱和(动态情况下,不作为磁性器件的要求,但其他器件的降额必须满足降额)。
B、降输入电压调整为在欠压点+5V(持续时间为200ms)、过压点-5V(持续时间为200ms)
之间跳变,输出调整为最大线形负载时,测试PFC电感电流波形,电流波形不会出现非正常
的上翘,即不会饱和。同时,需要在最低输入电压时分别测试输出满载、限流、空载满载跳
变、空载到限流、空载到深度限流,电感电流的波形,判断是否能够满足要求。
C、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试常温下的温升ΔT,应满足温升要求。
D、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试最高工作温度下的温升ΔT,与常温比较无
太大差异,且磁心温度不会超标。
(3)变压器
随电路拓扑不同,变压器的要求也不同,不考虑集成磁情况,一般双极性变压器(如全桥、
半桥、推挽等开关电源变压器),单端正激类变压器,单端反激类变压器类型,且与具体采用
的复位技术有关。
变压器的饱和温升问题是值得注意的问题,可以从以下方面考虑:
A、变压器最大输入电流(变压器输入电压最低,输出功率最大)情况下的电流波形不应出现
异常的上翘。
B、将输入电压调整为在欠压点+5V(持续时间为50ms)、过压点-5V(持续时间为50ms)之
间跳变,输出调整为最大线形负载(持续时间为500ms)、空载(持续时间为500ms)之间跳
变,测试变压器的电流波形,电流波形不会出现非正常的上翘,激即不会饱和。同时,需要
在最低输入电压时分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流、空载到深度限流,
电感电流的波形,判断是否能够满足要求。
C、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试常温下的温升ΔT,应满足温升要求。
D、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试最高工作温度下的温升ΔT,与常温比较无
太大差异,且磁心温度不会超标。
(4)输出滤波电感
输出滤波电感工作在直流状态下,电感量的大小影响主电路的工作稳定性和特性。
输出滤波电感要求在最恶劣的情况下不出现饱和现象,温升满足要求。
A、电感中流过最大电流(电流输出处于限流状态,输出最大电流时)情况下的电流波形不应
出现异常的上翘。
B、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试常温下的温升ΔT,应满足温升要求。
D、在最低输入电压,最大输出功率情况下,测试最高工作温度下的温升ΔT,与常温比较无
太大差异,且磁心温度不会超标。
判断标准:
(1)测试中电感或变压器中电流在最恶劣状况下不会出现饱和;
(2)常温下的磁性元件温升和最高工作温度下的温升现象;
(3)换算到最高温度及最恶劣输出状态下磁性元件及其线包上的表面温度不超过安规的规
定。对于绝缘等级A(105度),任何情况下,表面温度不能超过90度;对于绝缘等级B(130
度),任何情况下,表面温度不能超过110度;对于绝缘等级F(155度),任何情况下,表面
温度不能超过135度;对于绝缘等级H(180度),任何情况下,表面温度不能超过150度。
(4)磁性元件内部的温升不能超过《器件认证降额规范》要求的降额。
5DC/DC反馈环测试
测试说明:
每种DC/DC主电路拓扑都有其典型的反馈效正网络结构,合适的校正网络不但可以得到稳定
的静态性能,而且可以获得良好的动态特性,通过测试和调整可以获得满意的校正网络。在
闭回路下测得的系统开环传递函数,可以反应系统的稳定性,以及在不稳定的情况之下的调
试趋势。由于温度对环路参数会导致一定的影响,故除了进行常温下的环路测试以外,还必
须进行高、低温和湿度下进行环路测试。
测试方法:
一般的,测试接线图如下图所示:
注:R参考基准信号;C输出信号;H分压网络;S注入测试信号;Y仪器测试端;Z仪器参
考端;G1和G2为部分主电路
利用HP4149A和信号耦合变压器在控制信号的总反馈端结成如上图的结法,利用HP4149的
矢量相除可以直接得出:T/R=-Y/Z=-G1G2H,固定引进180度相移,因此在HP4149的BODE
图上,可以得到增益为0dB处的相位为相位裕度,在相位为0deg处的增益为增益裕度。
参数设置为:
电压环测试信号:10~50mV(视测试点噪音而定)
副边限流环测试信号:5~10mV(视测试点噪音而定)
当输出电压高于42V时,TEST端和REFRERECE端要用分压电路分压到42V之内,同时测
试信号也要相应增大,增大的倍数为:1/分压比。
在扫描频率范围为:10Hz~开关频率
在全输入电压,全负载范围内测试系统的稳定性
测试判据:
输入电压,输出电压,负载、温度、湿度等都将影响环路的稳定性,在不同温度(高温、低
温和常温),不同输入电压(最高、最低和额定),不同输出负载(最小负载为5%额定负载、
半载、满载,对于空载的要求,不能有啸叫声),不同输出电压(额定、最高、最低)各种情
况下组合,所有测试结果同时满足相位裕度在30deg到15deg,增益裕度大于60dB,合格;
否则不合格。
6PFC性能测试
测试说明:
APFC技术随着对电流谐波的要求将日益应用广泛。公司目前主要应用UC3854和MC33368
两种芯片,其中UC3854为电流连续的平均电流型,MC33368为临界电流型,输入电压范围
较小,功率也较小(一次电源主要使用的是UC3854)。
PFC中要考虑的问题主要有以下几个方面:
A、额定输入,额定输出状况下的谐波能否满足标准要求;
B、驱动是否正常;
C、电感是否满足要求;
D、电流波形细节的观察;
E、输入电压及谐波的适应性;
F、输入电压的中断,跌落和缓慢变化的适应性;
G、输入电压尖锋,缺口和畸变的适应性;
H、功率器件使用的合理性;
I、PFC环路设计的合理性;
J、输入电压跳变,输出负载跳变;
K、瞬态高压输入。
测试方法:
(1)额定输入、额定输出情况下的谐波测试
输入电压谐波满足要求时,使用功率分析仪测试额定输入额定输出条件下输入电流谐波是否
满足IEC1000-3-2要求。
(2)驱动电路的测试
见规范驱动电路分析及其波形测试。
(3)磁性元件测试
见规范磁性元件测试。
(4)电流波形细节观察
电流波形细节观察能够发现设计的不合理,使用HP4149A示波器,用电流枪测试输入电流波
形,展开观察正常情况下的电流波形,不应出现异常的脉冲宽度变化。在输入谐波及电压中
断、跌落和缓慢变化时,电流不会出现异常,PFC电压正常,功率器件电流和电压耐量符合
要求;输入电压尖锋、缺口和畸变时,PFC电压正常,功率器件电流和电压耐量符合要求。
(5)输入电压谐波的适应性
A、输入电压频率30Hz时,PFC工作无异常,能稳定运行;
B、在3次谐波条件下,PFC稳定运行,电流波形无异常畸变;
C、在输入电压为最高和最低时,A,B条件下PFC能稳定运行;
D、输入THD<40%(包括3次、5次、7次、9次)时在输入电压为最高和最低时PFC能稳
定运行;
E、输入电压从最高到最低缓慢变化,中断和跳变时,PFC能稳定工作;
(6)输入电压的中断,跌落和缓慢变化的适应性
A、额定输入条件下,输入电压的中断、跌落和缓慢变化时,PFC输出电压及输入电流是否正
常;
B、输入电压在最低、最高的中断、跌落,以及从最低到最高的缓慢变化和跳变,PFC能稳定
工作。
(7)输入电压尖锋、缺口和畸变的适应性
A、额定输入时,小于峰值1.5倍电压尖锋(每周期≤3个,从0值算起,<2ms),100%的电
压缺口(每周期≤3个,<2ms),PFC工作正常;
B、输入电压最高和最低时,小于峰值1.5倍电压尖锋(每周期≤3个,从0值算起,<2ms),
100%的电压缺口(每周期≤3个,<2ms),PFC工作正常。
(8)功率器件使用的合理性
见功率器件应力测试。
(9)PFC环路设计的合理性
A、电路分析
PFC控制有自己的特征,是一个双环控制系统,其设计有相应特征,对比采用电路和典型,
分析设计的合理性。
B、反馈环测试见DC/DC的环路测试
C、动态响应测试
PFC输出电压接高压电子负载:
I、作25%-75%的动态响应,输出电压变化<5%;
II、100%突加负载和100%卸载试验,输出电压变化<10%;
III、输出额定负载,输入在最大电压和最小电压之间跳变,PFC不应出现保护现象。
(10)输入电压跳变,输出负载跳变的适应性
将输入电压调整为在欠压点+5V(持续时间为5s)过压点-5V(持续时间为5s)之间跳变,
输出调整在最大线形负载(持续时间为500ms)、空载(持续时间为500ms)之间跳变。
在上述条件下,应能稳定运行,不出现损坏或其他不正常现象,合格;否则不合格。若出现
损坏情况,记录故障问题,以提供分析损坏原因的依据。
(11)瞬态高压输入
A、额定电压输入,用双踪示波器测试输入电压波形和过压保护信号,输入电压从220V跳变
为300V,从示波器上读出过压保护前300V的周期数n,作为以下试验的依据。
B、输入额定电压,带最大线形负载运行,在输入上叠加300V的电压跳变,叠加的周期数为
(n-1),叠加频率为1次/3分钟,共运行2小时。
在上述条件下,应能够稳定运行,不出现损坏或其他不正常现象,合格;否则不合格。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
四、常规功能测试
1输入电压范围和过/欠压点,以及半载转换点
测试说明:
交流输入(单相)电话范围:额定值的85%~110%范围内应能正常工作;交流380V输入(三
相)变化范围:额定值的85%~110%范围内应能正常工作。
输入在额定值的85%和110%时,满载应能起机满载:即输入的过/欠压恢复点应整定在额定
值的85%~110%之外(或在给定的输入电压范围之外)。
对于我公司的一次电源产品,模块的输入电压范围规定为欠压保护点和过压保护点之间,在
该输入电压范围的下限点上,不要求模块能够起机。
对于三相模块,过压保护点为过压保护时,三相电压中最高一相的电压值,欠压保护点为模
块欠压保护时,三相电压中最低的一相电压值。注:此范围应为满足的基本指标(电力电源:
DL/T781;通信电源:YD/T731标准),具体范围以规格书和企业标准为准。
测试方法:
采用纯净电压源(一般要求电源的畸变度不超过5%,可以采用ACSOURE作为纯净电压源),
调节交流输入电压为220V,让模块起动并正常工作。
额定输出最小负载下,调节交流输入电压,使其逐步升高,直到模块输入过压报警关机,记
录此电压值为过压保护点;在调节交流输入电压,使其逐步降低,直到模块重新开机正常工
作(注意:因为模块恢复工作的时候,需要时间,为了能够准确的找出恢复点,在输入电压
接近恢复点的时候,需要较小的步长调节输入电压,每调节一个值需要延时一定的时间,判
断模块是否恢复),记录此值为交流输入过压恢复点。
额定输出满载下,调节交流输入电压,使其逐步降低,直到模块输出欠压报警关机,记录此
电压值为欠压保护点;再调节交流输入电压,逐步升高输入电压,直到模块重新开机正常工
作(注意:因为模块恢复工作的时候,需要时间,为了能够准确的找出恢复点,在输入电压
接近恢复点的时候,需要较小的步长调节输入电压,每调节一个值需要延时一定的时间,判
断模块是否恢复),记录此值为交流输入欠压恢复点。
注意:对于限功率模块,在额定输出半载下测试模块输入欠压点。
先让模块在额定输入情况下带满载正常工作,调节输入电压,使其逐步降低,直到模块限功
率输出(一般是半载限流输出),记录此时的输入电压为半载转换点。然后调节输入电压,使
其逐步增加,直到模块能够恢复到满载输出,记录此时的输入电压为半载转换恢复点。
判断标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
2负载效应、源效应和稳压精度
测试说明:
负载效应:交流输入电压为额定输入电压,因为变换负载引起的输出电压波动不超过输出电
压整定值的±0.5%。
源效应:额定输出电流(额定负载)的情况下,输入电压变化(在允许满载输出的输入电压
范围内)时引起输出电压的波动,要求电压调整率不超过±0.1%。
稳压精度:不同交流输入电压和负载进行组合,各种情况下的直流输出电压与输出电压的整
定值的差错不应该超过输出电压整定值的±0.6%(对于24V输出的模块,要求不能超过输出
电压整定值的±1%)。
此标准为应满足的基本指标(731标准),具体范围以规格书和企标为准。
测试方法:输入电压为额定值,输出电流在5%~100%变化,记录5%负载时的输出电压V1,
负载50%的输出电压V0,负载100%时的输出电压V2。
计算取(V2-V0)/V0,(V0-V1)/V0中较大者。
源效应:
调节输出电流,使模块满载输出;调节输入电压在全输入电压范围内变化,记录额定输入时
的输出电压V0,下限输入电压时的输出电压V1,上限输入电压时的输出电压V2。
计算取(V2-V0)/V0,(V0-V1)/V0中较大者。
对于超宽电压模块,测试时输入电压上下限定为系统过压保护点和模块低压输入开始限功率
点的输入电压。
稳压精度:
测量额定输入电压和半载整定电压V0,输入在最低输入电压到最高输入电压在额定值变化,
负载电流在5%~100%范围内变化时测定输出最大偏离(相对整定值电压)时的电压值V1;
计算(V1-V0)/V0,即为稳压精度。
注:为了提高测试效率,稳压精度、负载效应、源效应可以一起测试,测试时,按照附录的
测试表格测试相关的量,最后按照各自的计算方法计算即可。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
3输出电压范围和输出过欠压点
测试说明:
在额定输入电压,各种负载输出的情况下,分别调节输出电压,测量输出的电压调节范围(对
于软件调压的模块,可以通过监控单元调节,对于非软件调节的模块,可以通过调节均浮充
电压的微调电阻调节)。
在额定输入电压,空载输出的情况下,测量输出欠压告警点,欠压告警恢复点和输出过压点。
输出过压时模块应能锁定输出。
具体指标见规格书或企标要求。
测试方法:
输出电压范围:
调节输入电压为下限值(对于限功率模块,为满功率输入电压的下限值),调节输出电流为额
定输出电流,调节输出电压,记录输出电流为额定值时的最高输出电压就为直流输出电压的
上限;
调节输入电压为上限值,调节输出电流为5%额定电流,调节输出电压,记录输出电流为5%
额定值时的最低输出电压为输出电压下限。
输出过欠压点:
调节输入电压为额定值,调节输出为空载,调节输出电压,直到出现模块输出欠压告警,此
时的输出电压为输出欠压点。然后调节输出电压,使其慢慢地增加,直到模块的欠压告警消
失,此时的输出电压点就为欠压恢复点。(注意:目前公司大部分的模块都没有输出欠压保护
功能)
调节输入电压为额定值,调节输出为空载,用可调电压源串联二极管接到模块的输出端(二
极管是为防止模块的电压反灌到直流电压源导致直流电压源损坏),调节直流电压源,使其电
压增加,直到模块输出过压关机,此时模块输出端的电压为输出过压点。(注意:直流电压源
的输出不是模块的输出过压点),过压后,关掉直流电压源,观察模块是否能自动恢复;如果
模块无法自动恢复正常,关断交流电,让模块所有的显示熄灭,然后重新上电,观察模块是
否能够正常工作。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
4起动冲击电流
起动重界电流指起机时电网对模块输入电容充电的电流,在有些情况下,由于X、Y电容造成
的尖锋电流其脉宽窄(一般小于0.5ms)不记为冲击电流。
在额定输入电压,输出电压为浮充上限值,满载输出的情况下,测量输入的起动冲击电流,
要求输入起动冲击电流峰值≤额定输入条件下最大稳态输入电流有效值的150%。
具体指标见规格书和企标要求。
测试方法:
在额定输入电压,输出电压为浮充上限值,满载输出的情况下,测量输入的起动冲击电流,
利用电流探头和示波器的触发功能,测量输入的冲击电流,至少测试5次,取最低的一次作
为测试结果。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
5开关机过冲
测试说明:
输入全电压范围,输出各种负载条件下,要求开关机过冲电压幅度≤输出整定电压值的±10%。
具体指标见规格书和企标的要求。
测试方法:
在输入全电压范围,输出各种负载条件下(选取最低输入电压,最高输入电压及额定输入电
压和5%负载,50%负载及100%负载的各种组合情况条件),用模块前空开作为开关,利用
示波器触发功能测量输出电压在开机时的过冲波形和关机时的过冲波形。然后用示波器的测
量功能(mear->lectmeasure->overshot),直接读出开关机过冲幅度,要求开关机过冲幅度
均不能超过输出整定电压值的±10%。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
6负载动态响应
测试说明:
输入、输出电压为额定值,输出负载在额定值的25%-50%-25%和50%-75%-50%变化,恢复
时间≤200us时,输出电压的超调量≤输出电压整定值的±5%;恢复时间>200us,输出电压的超
调量≤输出电压整定值负载调整率(即要求不能够超过输出电压整定值的±0.5%)。
注:恢复时间是指直流输出电压变化量上升至大于稳压精度处开始,会至小于等于并不超过
稳压精度处止的这段时间。
过冲幅度以及恢复时间的定义详见下图:
具体要求见规格书和企标要求。
测试方法:
输入为额定电压,输出整定在屋顶之,利用电子负载的恒流模式设置跳变来实现输出负载的
跳变(跳变时间为5ms,如果5ms内,模块无法回复到稳态,需要让跳变时间加长,让模块
能够达到稳态。tr和tf按照20us对应1A来设置,如100A的模块,负载从25A跳到50A,
跳变25A,tr和tf就是500us左右),对于某些大功率模块,可采用并联固定负载的方法实现
如50%到75%负载跳变,可以用50%固定负载,再用电子负载实现0到25%跳变,用示波
器测量输出电压的变化。(注意:测试时,示波器采用交流耦合方式,触发方式可以用Auto
或者normal,时间为ms级,就能够很快的把波形捕捉到)
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
7缺相和相不平衡测试(仅对三相输入电源有效)
测试说明:
断开电网的任一相,模块应该能够关机或保护且显示缺相并报警;缺相恢复后模块应能够自
动恢复。
三相电网出现相不平衡时,相不平衡电压达到规格书或企标的规定时,模块应能够关机保护
且显示报警;相不平衡恢复后模块应能够自动恢复。
具体要求见规格书和企标要求。
测试方法:
利用三相ACSURCE电源对模块供电,调节三相电压源为额定输入电压,模块为额定输出电
压和额定输出电流(如果ACSOURCE功率无法带满载,可以相应减少一些负载),分别实现
缺相,恢复,测试模块的缺相保护功能。
调节三相电压源为额定输入电压,模块为额定输出电压和额定输出电流,分别调节某相电压
逐渐下降(其余两相为额定输出电压,测俩嘎三相电压),直到模块关机保护,并由相应报警,
在逐渐升高该相电压,模块能自动恢复。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
8输出外特性
测试说明:
测试模块在额定输入电压,浮充状态下的输出外特性曲线(输出电压/输出电流关系曲线)。
测试方法:调节输入电压为额定电压,输出电压为浮充电压,输出负载为空载,不断的增加
负载(步长可以根据不同的模块而不同,容量小的模块步长可以稍微的小一些),记录在每一
个输出负载下,模块的输出电流和输出电压,当模块输出到了限流以后,继续增加负载和记
录模块的输出电压、电流,直到模块的输出小于10V为止,测试完毕以后,画出模块的输出
电压和电流的关系曲线,就是输出外特性曲线(为了保证测试的准确性,要求测试点必须多
于15个)。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
9效率和功率因素曲线
测试说明:
常温下,测试额定输入电压,输出为浮充电压时,从轻载到满载时的效率曲线和功率因素曲
线。测试满载输出,输入电压从最低到最高范围内变化时的效率曲线和功率因数曲线。结果
作为热设计的参考,和作出电压的损耗曲线。
具体要求详见规格书或企标的规定(规格书和企标一般只规定额定情况下的功率因数曲线)。
测试方法:
调节输入电压分别为额定电压,输出为浮充电压,调节输出负载,分别记录输入功率,输出
功率(输出功率和输出电流),输入功率因数。计算效率并得出效率和功率因数曲线(测试的
点必须多于10个,以保证曲线的精度)。
调节输出为满载,输入电压从最低到最高变化,分别测量输入功率、功率因数、输出功率,
计算效率,作出效率和功率因数曲线。
注意:1.测试时,先让模块带满载工作半小时后进行测试;2.测试输出电压摇要用FLUKE45,
测试输出电流要用0.2级的分流器,以保证测试的准确性。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
10模块内监控电压的设置精度
测试说明:
对于内部有监控控制的模块,当用监控测试软件(或者监控单元)设置模块的输出电压时,
设置值与模块的实际输出电压之差应效应±0.1V,具体参数参见产品开发规格书。
测试说明:
调节模块的输入为额定电压,输出负载为半载,通过ADAM模块或OCI-6模块(或其他的485
与232转换的设备)将待测模块与计算机相连,打开监控测试软件,调测计算机与模块之间
的通信,使之正常,用计算机调节模块的输出电压,从规格书要求的最低输出电压开始调节
到最高输出电压,步长为1V,同时测量并记录模块的实际输出电压(测试时用FLUKE45,以
保证测试精度),计算实际输出电压与设置电压之差应小于规格书的要求。
注:同样也可以通过监控单元进行设置输出电压,测试输出电压和设置电压之间的差别。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
11模块内监控温度测试精度、风机调速、过温保护测试(使用于有以
上功能的模块):
测试说明:
测试精度:
对于模块内有监控测量温度功率的软件,用监控测试软件测量模块的测温精度应满足规格书
的要求或企标的要求,一般要求小于2度。
风机调速:
对于风冷模块,如果才哟嘎了软件调速技术,那么模块的风扇调试过程必须满足规格书或企
标的要求。
过温保护:
对于有过温保护的模块,模块的过温保护点和恢复点必须满足规格书或企标的要求。
测试方法:
以上三个测试项目可以同时进行测试,测试方法如下:
首先,打开模块,将单点测温仪或多点测温仪的其中一根热电偶粘在模块的测温点(注意:
热电偶必须粘在温度探头靠近温度测试IC的部分),将模块按照好;然后,用万用表的直流
电压档接在模块的风扇工作电压的测试点上,以便测试你可风扇的工作电压;调节模块的输
入电压为额定值,输出负载为空载,接上监控单元,使得模块跟监控单元之间通讯正常。
调节模块的输出负载为满载,让模块工作,模块温度不断的上升,记录监控单元显示的模块
温度和测温仪的测量温度,记录步长为1oC,两者之差即为测温精度。同时观察风扇的电压,
记录风扇起转的电压以及对于的温度,以及记录风扇的不同的档位上的温度和对应电压;为
了让模块能够达到过温保护点,可以用一个电风吹,用热风不断的吹模块的散热片,使得模
块温度迅速上升,直到模块过温保护,记录过温报表的温度点;过温保护后,模块关机,温
度下降,直到模块恢复正常工作,记录此时温度点即为过温恢复点。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
12模块内监控电压和监控电流测量精度测试
测试说明:
对于内部有监控控制的模块,当用监控控制软件测量模块的输出电压和输出电流时,监控电
压测量精度应≤0.1V,监控电流测量精度应≤±2A。具体指标详见规格书或企标。
测试方法:
监控电压测量精度:输出负载为50%负载,用监控测试软件(或监控单元)调节模块的输出
从最低直到最高值之间变化,步长为1V,用万用表FLUKE45测量模块的时间输出电压值,
将该值与监控测试软件(或监控单元)上测量的电压值进行比较,两者之差为ΔV,监控电压
测量精度按以下公式计算:
监控电压测量精度=ΔV/模块实际输出电压。
监控电流测量精度:输出电压为浮充电压值,从最低负载开始按适当的步长调节负载(测量
点不少于15个点),使输出电流逐步增加到最大输出电流,用0.2等级的分流器和万用表
FLUKE45测量模块的实际输出电流值,将该电流值与监控测试软件(或监控单元)测得的电
流值相减结果为ΔI,监控电流测量精度按如下公式计算:
监控电流测量精度=ΔI/额定输出电流。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
13均流性能测试
测试说明:
测试模块并机工作时的均流性能。并机工作时应能做到按比例均分负载,模块在50%-100%
表称输出电流范围内其均分负载的不平衡度不得超过直流输出电流表称值的5%。注意试验中
不应出现电压攀升现象,输出电压不超过企标或规格书的要求。
具体指标见规格书或企标。
测试方法:
(1)分别在半载下整定模块输出电压,使两模块输出电压存在电压差(电压差为模块额定输
出*稳压精度,一般要求0.3V),两模块输出并联,插上均流线,并机工作;负载在全范围变
化,用0.2等级的分流器分别测量并记录两模块的输出电流,以测量模块的均流性能。均流度
的计算公式如下:
[I1-(I1+I2)/2]/IE,I2-(I1+I2)/2]/IE
取两者中较大的为均流度。其中I1为模块1的实际电流,I2为模块2的实际电流,IE为模块
的额定电流。
(2)调节两模块的压差,直至两模块的电流差达到5%(刚刚达到均流的要求),断开均流,
测量两模块半载下的电压值,将两电压相减得到的电压差ΔV就是模块不均流的最小电压差
(也就是说,当模块之间的电压差超过ΔV,模块就不均流)。假如电压差ΔV小于(模块额定
输出*稳压精度),则模块在实际的使用中,会存在不均流的情况。
(3)均充电压下,测量两模块的电流值,应能均流,模块输出电压稳定,不应出现振荡或啸
叫等现象。
应注意试验过程中一个模块关机,另一个模块反复开关情况下,是否出现不正常现象。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
14限流及短路性能测试
测试说明:
(1)限流
在全输入电压范围内,模块输出负载增加时,模块进入限流状态应能保持输出电流稳定,输
出电压下降(注意模块的回缩现象)。
模块限流特性为分档限流和无级限流,具体见规格书或企标。
(2)短路
在深度限流时的特定影响模块的开机和短路性能,应充分注意;深度限流的特性属于那一种A:
回缩B:恒流C:外拖
测试方法:
(1)在额定输入电压,额定输出电压状态下,不断增加输出负载,当输出电压超过规格书或
企标规定的稳压精度范围,输出电流基本不变时的电流为限流点;变换输入电压,在最高工
作电压和最低工作电压(保证满载输出的最低工作电压)下,重复测试限流点。
对于设计为输出限功率模块或低压输入时输出限功率模块应充分注意其特性,试验时根据规
格书或企标的要求加以修正。
(2)在深度限流时,输出电压低于某一值时,继续减小输出负载电阻值,测试输出电流变化,
区分短路的特性;特别注意有外拖特性的电源其外拖电流值与输出整流二极管的选取要一致。
有输出短路要求的电源应注意,对采用初级限流特性的电源短路时存在振荡现象,有输出短
路要求时,在各种电压条件下多次短路不应损坏,长时间短路电源应能稳定工作在短路回缩
点。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
15限流精度测试
测试说明:
对于无级限流模块,模块的输出电流限流点可以通过监控单元或后台软件进行调节,限流调
节步长和限流精度参见产品开发规格书或企标。
测试方法:
调节模块的输入为额定输入,模块的输出电压为浮充电压,输出带108%的负载,用监控测试
软件或监控单元从最大电流点开始以规格书规定的步长调节模块的限流点(如果规格书没有
规定步长,可以根据实际情况选择一定的步长,但是保证测试点不少于10个),用0.2等级的
分流器测量模块的实际输出电流,并计算模块的输出电流和后台软件或监控单元设置的限流
点之差值,该值应小于产品开发规格书或企标规定的精度要求。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
16起动时间
测试说明:
在额定输入电压、输出电压和额定负载条件下,模块从交流输入电压开始输入到输出电压上
升到稳定的额定输出电压为止的时间,就是起动时间,一般要求为3~8s。
具体指标见规格书或企标。
测试方法:
调节模块的输入电压、输出电压为额定值,输出负载为满载,合上交流输入空开,用双通道
示波器分别测量输入电压和输出电压(注意应有一个通道采用高压隔离探头,避免输入和输
出共地导致对模块的不良影响),测试输入电压建立和输出电压上升稳定到额定输出电压的时
间为起动时间。测试时,可以采用触发方式,或者使用非触发方式,采用适当的量程,捕捉
从起动到输出电压稳定的整个过程的波形,然后用示波器的cursor功能测试输入电压建立和
输出电压上升到额定输出电压的时间,就是所需测试的起动时间。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
17温度系数测试
测试说明:
测试在不同环境温度,额定输入电压,额定输出电压,满载输出情况下的电压漂移,要求在
规格书或企标规定的工作温度范围内,温度系数不超过0.2%o/oC(如果指标有变化,以规格
书或企标为准)。
测试方法:
分别在不同温度上限和温度下限的环境温度下,测试额定电压输入、额定电压和额定电流输
出情况下的输出电压(稳定后)V1和V2,计算温度系数
|(V1-V0)/(V0*(T1-T0))|,
|(V2-V0)/(V0*(T2-T0))|,取较大值。
V0、V1、V2分别为常温、高温、低温额定输入负载时输出电压,T0、T1、T2分别为常温、
高温、低温时环境温度。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
18负载突变特性
测试说明:
测试以下负载突变情况下的输出特性
(1)模块输出突加,突减负载
(2)输出从限流态到恒压的转换
(3)输出从空载到短路
(4)短路开机后放开
(5)负载在空载到满载多次跳变
(6)从深度限流到空载多次跳变
测试方法:
(1)输出从空载突加100%负载,输出从满载到空载(跳变时间5ms,Tr和Tf为1A对应20us),
测试输出电压波形。模块不应出现振荡,输出电压的过冲不超过整定值的10%。
(2)调节输出从5%负载到110%负载之间跳变(跳变时间5ms,Tr和Tf为1A对应20us),
模块从限流态到恒压态的转换过程应平缓,不应有异常的啸叫。
(3)各种输入电压下(低压、高压、常压),输出多次(大于3次)从空载到短路,电源不
应损坏。
(4)输出短路后开机,模块应能稳定在短路回缩点,不损坏;放开短路后应能稳定起机,正
常工作。
(5)开机后,用示波器监测输出电压,输出在5%负载到满载多次跳变,然后切换到满载后,
输出应稳定到额定输出电压范围,不应出现振荡等其他现象。
(6)开机后,用示波器监测输出电压,输出在空载到深度限流多次跳变,输出应稳定到额定
输出电压范围,不应出现振荡等其他现象,不应出现损坏的现象。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
19温度保护性能(对于自然冷却的模块使用)
测试说明:
对于自然冷却模块,测试温度保护设计的正确性。过温保护点和恢复点必须能够满足规格书
或企标的要求。
测试方法:
方法一:模块置于高温箱中通电运行,同时测试模块测温点的温度。高温试验后以2-5oC不
断升高高温箱温度,并保持一段时间直到模块过温保护,记录此时的温度,过温保护前模块
不应损坏;降低高温箱温度,模块温度降低后,应能自动开机,记录模块恢复工作时的温度,
即为过温保护恢复点,恢复点和过温点之间必须有回差,回差应满足规格书或企标的要求。
方法二:将热电偶粘在模块的温度探头的地方,测试模块的温度,调节模块的输入输出,使
得模块在额定的情况下工作,这时候,通过吹风机用热风吹散热片,使得模块的温度不断升
高,直到模块过温保护,记录此时的温度,就是模块的过温保护点,模块过温保护前,模块
不能损坏;此后,停止吹风,让模块的温度下降(以可以用风扇吹,加速模块温度的下降),
模块恢复应该能够自动恢复工作,记录模块恢复工作时的温度,即为过温保护恢复点,恢复
点和过温点之间必须有回差,回差应满足规格书或企标的要求。
方法三:拔去温度探头,换上可调电阻,调节可调电阻,改变温度采用电路的输入电压,模
拟温度的变化,通过监控单元或后台软件读取温度的数值,调节可调电阻,模拟模块温度不
断上升的情况,直到模块过温保护,记录此时的监控单元或后台软件显示的温度,就是过温
点。此后调节电位器,让模块的温度下降,模块恢复应该能够自动恢复工作,记录模块恢复
工作时的温度,即为过温保护恢复点,恢复点和过温点之间必须有回差,回差应满足规格书
或企标的要求。
判定标准:
符合测试说明,合格;否则不合格。
电源测试是产品从开发走向定型以及改进的重要环节,这里将就测试的一些基础知识做一定
的讨论。
1、测试基本原则
以标准(IEC标准和其他国际标准、国家标准、部颁标准)、开发规格书、企业标准、测试
规范为依据,以测试数据为准绳,站在用户的角度上对电源系统进行评测,将功能缺陷与故
障隐患暴露在测试阶段。
模块指标盘踞以开发规格书和企业标准为准,当测试项目在开发规格书和企业标准中未明
确界定时,以测试规范中系统指标的默认参考指标或行业标准为准。
测试工作不受项目开发组态度与思路及其他干扰测试过程因素的影响,独立按照测试流程进
行。
对于样机阶段的模块测试(模块的优化测试例外),首先进行环路的测试,环路测试不合格,
测试结束,模块退回项目组修改以后,重新提交测试申请,转入下一循环的测试。
样机测试中,如果因测试问题较严重,已影响模块测试工作的顺利进行,需停止测试,方允
许在受测试系统上进行修改,项目开发组对问题进行修改并完成自测试后,重新提交测试申
请,转入下一循环的测试。其余情况下,测试问题只能在第二套样机上进行修改及测试,并
进行记录。在下一测试阶段,对修改后的测试问题进行系统验证并进行其他项目测试。
中试测试着重设计产品的复制结果——复制品性能、指标的达标情况。
2技术指标说明
开发规格书或企业标准的指标低于业界相关的规定时,需修改开发规格书或企业标准,否
则依据业界标准判定开发规格书或企业标准不合格,并提请总体办重新对开发规格书或企业
标准进行评审。
(1)指标界定
部标为最低标准,当开发规格书优于部标、国标或国际标准时,以开发规格书和企业标准
为准:未作特殊说明的指标为开发规格书、项目任务书及相关标准中界定的指标要求,是产
品必须具备的基本指标。
(2)牵引指标
遵照“以测试技术牵引开发技术”的原则,向国际标准靠拢,用以牵引公司产品技术的发展类
指标。
3不合格测试项目分类原则
3.1A类问题(致命问题):
威胁用户人身或财产安全的所以项目;
引起产品不能正常工作或性能严重劣化的所以项目。
3.2B类问题(严重问题):
技术指标未能达到产品开发规格书或企业标准要求的项目;
各种非破坏性极限情形下(如极限瞬态等)可能导致产品损坏的项目;
环路测试裕量不足。
3.3C类问题(一般问题):
不影响产品功能与性能之项目,如:产品外观及标志未合格项目、测试规范没有界定的测
量点的局部温升等项目;
技术指标未达到牵引指标之项目;
裕量测试不足之测试项目(环路裕量测试不足属严重问题)。
3.4D类问题(讨论问题):
研究性测试未合格项目;
开发规格书(或企业标准)及测试规范中均未明确界定的项目;
对于测试项目不合格结束,送测方与测试方存在分歧且无判定参考依据的测试项目;
测试中发现的问题对于用户影响不能确认的。
4产品判断准则
4.1合格判定
无A、B不合格项,C类不合格向不大于3项,判定模块合格。
4.2不合格判定
A、B类问题,一项不合格,即判定模块不合格;
C类问题,三项(不含三项)以上不合格,即判定模块不合格。
4.3D类问题判定
由总体组和专家组,参照技术、市场、生产、成本等等限制条件确定其对系统合格与否的
影响。
对D类问题的判定结果,由总体组和专家组负责,不记如测试部的评定指标范围。
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