直流電源的功能測(cè)試和電源的保護(hù)測(cè)試

直流電源的功能測(cè)試和電源的保護(hù)測(cè)試
    　　直流電源是一種將交流電源轉(zhuǎn)換成所需直流V/A/W規(guī)格的裝置。一個(gè)良好的電源必須可靠、符合所有功能規(guī)格、保護(hù)特性、安全規(guī)范及電磁兼容能力等。本文主要討論電源的功能規(guī)格及保護(hù)特性的測(cè)試。

    　　一、電源的功能測(cè)試

    　　1.輸出電壓調(diào)整

    　　制造開關(guān)電源時(shí)，第一個(gè)測(cè)試步驟為將輸出電壓調(diào)整至規(guī)格范圍內(nèi)。此步驟完成后才能確保后續(xù)的規(guī)格能夠符合。

    　　通常，做輸出電壓調(diào)整時(shí)，將輸進(jìn)交流電壓設(shè)定為正常值(115Vac或230Vac)，并且將輸出電流設(shè)定為正常值或滿載電流，然后用數(shù)字電壓表丈量電源的輸出電壓值并調(diào)整其電位器(VR)直到電壓讀數(shù)在要求范圍內(nèi)。 電阻計(jì)| 電表| 鉗表| 高斯計(jì)| 電磁場(chǎng)測(cè)試儀| 電源供應(yīng)器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測(cè)試儀| 電容表| 電力分析儀

    　　2.電源調(diào)整率

    　　電源調(diào)整率的定義為電源在輸進(jìn)電壓變化時(shí)提供穩(wěn)定輸出電壓的能力。為精確丈量電源調(diào)整率，需要下列的設(shè)備：

    　　A.能提供可變電壓能力的電源，至少能提供待測(cè)電源的最低到最高的輸進(jìn)電壓范圍。

    　　B.一個(gè)均方根值交流電壓表用來丈量輸進(jìn)電源電壓。

    　　C.一個(gè)精密直流電壓表，具備至少高于待測(cè)物調(diào)整率十倍以上。

    　　D.連接到待測(cè)電源輸出真?zhèn)�可變負(fù)載。

    　　測(cè)試步驟如下，待測(cè)電源在正常輸進(jìn)電壓和負(fù)載情況下熱機(jī)穩(wěn)定后，分別于Min(低)Nomal(通常)，和Max(高)輸進(jìn)電壓下丈量并記錄其輸出電壓值。電源調(diào)整率通常在一正常之固定負(fù)載(NommalLoad)下，看具輸進(jìn)電壓變化所造成電源輸出電壓偏差率(deviation)的百分比。

    　　3.負(fù)載調(diào)整率

    　　負(fù)載調(diào)整率的定義為電源在輸出負(fù)載電流變化時(shí)，其提供穩(wěn)定輸出電壓的能力。　　所需的設(shè)備和連接方式與測(cè)電源調(diào)整率相似，唯一不同的是需要精密的電流表和與待測(cè)電源的輸出串聯(lián)。

    　　測(cè)試步驟如下：待測(cè)電源在正常輸進(jìn)電壓及負(fù)載情況下熱機(jī)穩(wěn)定后，丈量正常負(fù)載下的輸出電壓值，再分別于低(Min)、高(Max)負(fù)載下，丈量并記錄其輸出電壓值(分別為Vmax與Vmin)。負(fù)載調(diào)整率通常以正常的固定輸進(jìn)電壓下，由負(fù)載電流變化所造成電源輸出電壓偏差率的百分比。

    　　4.綜合調(diào)整率

    　　綜合調(diào)整率的定義為電源在輸進(jìn)電壓與輸出負(fù)載電流變化時(shí)，其提供穩(wěn)定輸出電壓的能力。這是電源調(diào)整率與負(fù)載調(diào)整率的綜合，此項(xiàng)測(cè)試可提供對(duì)電源在改變輸進(jìn)電壓與負(fù)載狀況下更正確的性能驗(yàn)證。

    　　5.輸出雜音(PARD)

    　　輸出雜音(PARD)則是指在輸進(jìn)電壓與輸出負(fù)載電流均不變的情況下，電源均勻直流輸出電壓上的周期性與隨機(jī)性偏差量的電壓值。通常以mVp-p峰對(duì)峰值電壓來表示，一般的開關(guān)電源的規(guī)格均以小于輸出直流輸出電壓的1%為輸出雜音的規(guī)格，其頻寬為20Hz到50Hz。例如5V輸出，其輸出雜音要求為50mV以內(nèi)。

    　　輸出雜音是表示在經(jīng)過穩(wěn)壓及濾波后的直流輸出電壓上所有不需要的交流及雜音部分�！　≡谡闪枯敵鲭s音時(shí)，電予負(fù)載必須具備比待測(cè)電源更低的PARD值，同時(shí)丈量電路必須有良好的隔離處理及阻抗匹配，為避免導(dǎo)線上產(chǎn)生不必要的振鈴和駐波，一般都采用雙同軸電纜并以50Ω串在其端點(diǎn)上。
       6.輸進(jìn)功率與效率 

    　　電源的輸進(jìn)功率即一周期內(nèi)電源輸進(jìn)電壓與電流乘積的積分值，需留意的是Watt≠Vrms而是Watt=Vrms×P.F.其中R.E.為功率因數(shù)(PowerFactor)，通常電源的功率因數(shù)在0.6-0.7左右，而大功率的電源具備功率因數(shù)校正器，其功率因數(shù)通常大于0.95，當(dāng)輸進(jìn)電流波形與電壓波形完全相同時(shí)，功率因數(shù)為1，并依電流與電壓的波形不相同的程度，其功率因數(shù)為14之間。

    　　輸出直流功率的總和與輸進(jìn)功率的比例。通常計(jì)算機(jī)用電源的效率為60~70%左右。效率可提供對(duì)電源正確工作的驗(yàn)證，若效率超過規(guī)定范圍，即表示設(shè)計(jì)或零件材料上有題目出現(xiàn)，效率太低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致散熱增加而影響電源使用壽命。

    　　測(cè)試時(shí)可使用4010/4011來丈量待測(cè)電源的輸進(jìn)功率與功率因數(shù);使用3310/3320系列負(fù)載模擬并丈量其每個(gè)輸出電壓、電流與功率經(jīng)汁算后便可得到效率。當(dāng)使用3600A 時(shí)，能夠丈量輸進(jìn)及輸出功率并自動(dòng)計(jì)算出效率，并可設(shè)定上下限，做為合格與否的判別。

    　　7.動(dòng)態(tài)負(fù)載或暫態(tài)負(fù)載

    　　一個(gè)定電壓輸出的電源，在設(shè)計(jì)中應(yīng)具備反饋回路，能夠?qū)⑵漭敵鲭妷哼B續(xù)不斷地維持穩(wěn)定的輸出電壓。由于實(shí)際上反饋回路有一定的頻寬，因此限制了電源對(duì)負(fù)載電流變化時(shí)的反應(yīng)。若反饋回路輸進(jìn)與輸出的相移在增益(UNITYGAIN)為1時(shí)超過180度，電源便會(huì)呈現(xiàn)不穩(wěn)定、失控及振蕩現(xiàn)象。

    　　實(shí)際工作時(shí)的負(fù)載電流也是動(dòng)態(tài)變化的而不是始終維持不變(例如硬盤、軟驅(qū)、CPU或RAM動(dòng)作等)，因此動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試對(duì)電源而言是極為重要的。電子負(fù)載可用來模擬電源實(shí)現(xiàn)工作時(shí)的最惡劣的負(fù)載情況，如負(fù)載電流迅速上升、下降的斜率、周期等。若電源在惡劣負(fù)載狀況下，仍能夠維持穩(wěn)定的輸出電壓不產(chǎn)生過高(OVERSHOOT)或過低(UNDERSHOOT)情形，則通過此項(xiàng)測(cè)試。

    　　8.電源良好/失效信號(hào)

    　　電源良好信號(hào)，簡(jiǎn)稱PGS(POWERGOODSIGNAL)，是電源送往計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)，當(dāng)電源輸出電壓穩(wěn)定后，通知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以便做開機(jī)程序。而電源失效信號(hào)(POWERFAIL)是電源表示輸出電壓尚未達(dá)到或下降超過某一正常工作情況。以上通常由PGS信號(hào)來表示，由邏輯的改變來表示，邏輯為“ 1”或“High”時(shí)表示電源良好(Power Good)，而邏輯為“ 0” 或“Low”時(shí)，表示為電源失效(PowerFail)。

    　　電源的電源良好時(shí)間為從輸出電壓穩(wěn)定到PGS信號(hào)由“ 0” 變?yōu)椤?nbsp;1”的時(shí)間，一般值為100ms到200ms之間，電源的電源失效時(shí)間為從PUS信號(hào)由“ 1” 變?yōu)椤?nbsp;0”時(shí)到輸出電壓低于穩(wěn)定范圍的時(shí)間，一般值為1ms以上。

    　　9.啟動(dòng)時(shí)間(SET-UPTIME)與保持時(shí)間(HOLD-UP TIME)

    　　啟動(dòng)時(shí)間為電源從輸進(jìn)接上電源起到電源輸出電壓;上升到穩(wěn)壓范圍內(nèi)為止的時(shí)間，以一輸出為5V的電源為例，啟動(dòng)時(shí)間為從開機(jī)起到輸出電壓達(dá)到4.75V為止的時(shí)間。

    　　保持時(shí)間為電源從輸進(jìn)切斷電源起到電源輸出電壓下降到穩(wěn)壓范圍外為止的時(shí)間，以一輸出為5V的電源為例，保持時(shí)間為從關(guān)機(jī)起到輸出電壓低于4.75萬V為止的時(shí)間，一般值為17ms以上。

    　　二、電源的保護(hù)測(cè)試

    　　1.過電壓保護(hù)(OVP)測(cè)試

    　　當(dāng)電源的輸出電壓超過其最大的限定電壓時(shí)，電源會(huì)將其輸出封閉(SHUTDOWN)，稱為過電壓保護(hù)。
過電壓保護(hù)測(cè)試用來驗(yàn)證電源在出現(xiàn)上述異常情況時(shí)，能否正確地反應(yīng)。過電壓保護(hù)功能對(duì)于一些對(duì)電壓敏感的負(fù)載特別重要，如CPU、存儲(chǔ)器、邏輯電路等，由于這些珍貴元件若因工作電壓太高，超過其額定值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致永久性的損壞，因而損失慘重。 

    　　2.過電流保護(hù)(OCP)測(cè)試

    　　當(dāng)電源的輸出電流超過額定值時(shí)，則電源應(yīng)該限制其輸出電流或封閉其輸出，以避免負(fù)載電流過大而損壞。假如電源的內(nèi)部零件損壞而造成較正常值大的負(fù)載電流時(shí)，則電源也應(yīng)該封閉其輸出，以避免損壞。

    　　過電流保護(hù)測(cè)試是驗(yàn)證當(dāng)上述任一種情況發(fā)生時(shí)電源能否正確地反應(yīng)。輸出過電流情況，測(cè)試時(shí)，負(fù)載電流可以預(yù)先設(shè)定。負(fù)載電流值開始上升，直到電源的輸出電壓低于所設(shè)定的臨界電壓值為止。

    　　3.短路保護(hù)測(cè)試

    　　當(dāng)電源的輸出短路時(shí)，則電源應(yīng)該限制其輸出電流或封閉其輸出，以避免損壞，短路保護(hù)測(cè)試是驗(yàn)證輸出短路時(shí)，電源能否正確地反應(yīng)。