電源長時間運行的穩(wěn)定性測試方案

在電子設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計時，電源產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣將直接影響其技術(shù)性能以及工作安全性和可靠性。當(dāng)電源出現(xiàn)問題時就會導(dǎo)致整個產(chǎn)品的癱瘓，電源產(chǎn)品的全方位測試則顯得尤為重要。

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(zhì)充電器可能引起觸電、起火甚至是爆炸的嚴(yán)重后果。因此充電器在研發(fā)、生產(chǎn)、認(rèn)證等階段都會進行嚴(yán)苛的測試認(rèn)證，圖1為致遠(yuǎn)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(guān)電源，如圖2所示。當(dāng)電源長時間運行時，會發(fā)生電壓電流不穩(wěn)定的問題，甚至出現(xiàn)過壓、欠壓、過載、過熱等有可能導(dǎo)致設(shè)備損壞的情況。所以需要嚴(yán)格地對電源進行輸入、輸出、異常工況、開關(guān)器件等進行全方位測試，以及為了驗證產(chǎn)品穩(wěn)定性對其進行耐久測試。今天重點介紹兩款測試?yán)鹘o大家——PA功率分析儀與ZDL示波記錄儀。

圖2 開關(guān)電源電路拓?fù)鋱D

??測試設(shè)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(zhuǎn)換效率等參數(shù)進行準(zhǔn)確測量，致遠(yuǎn)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(chǎn)品的研發(fā)與測試。

1、功率分析儀—電參數(shù)測試

功率分析儀關(guān)注穩(wěn)態(tài)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(shù)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(shù)、效率、諧波等，如圖3所示。

圖3 電參數(shù)測試

2、功率分析儀—效率與功率因數(shù)測試

功率分析儀測試交流輸入功率和直流輸出功率，設(shè)置電子負(fù)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(shù)從空載到滿載的曲線圖。

圖4 效率曲線圖

圖5 功率因數(shù)曲線圖

3、功率分析儀—IEC諧波測試

用電產(chǎn)品會根據(jù)IEC61000-3-2和IEC61000-3-11標(biāo)準(zhǔn)進行諧波測試，驗證其是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，PA功率分析儀可以測量高達(dá)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(fù)載通電的一瞬間會產(chǎn)生大電流，電流過大會對設(shè)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(chǎn)品的開機沖擊電流進行測試。

圖7?沖擊電流測試

??測試設(shè)備—ZDL示波記錄儀

ZDL6000示波記錄儀標(biāo)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(dá)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(qū)動時序測試

一般測試驅(qū)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(yīng)的驅(qū)動信號質(zhì)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(zhǔn)確，并且更加方便，如圖8所示。

圖8?驅(qū)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(chǎn)品在長時間運行時，不知道會出現(xiàn)什么問題，示波器無法設(shè)置觸發(fā)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(chǎn)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(chǎn)品的穩(wěn)定能。

圖9?多路同步耐久測試

3、元件溫升測試

設(shè)備中關(guān)鍵部位的溫度異常會導(dǎo)致設(shè)備性能下降甚至損壞。因此溫升測試是產(chǎn)品研發(fā)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(guān)鍵部位的溫升情況。

圖10?元件溫升測試

??總結(jié)

為了保證電源長時間運行的穩(wěn)定性，要對電源進行全面測試分析，測試項目將多達(dá)幾十項，一定要根據(jù)測試項目，選擇做合適的測試儀器，發(fā)揮儀器的最大性能，在電參數(shù)、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。