電源測試大全（三）：白盒測試

短路回縮（電壓高于短路回縮點(diǎn)），這是模塊的應力比較大，肯可能會(huì )導致器件應力超標。具體的模擬方法：如測試25A（或50A模塊）時(shí)，用100A的模塊和25A模塊（或50A模塊）并聯(lián)，然后帶100A的負載，調節100A模塊的輸出電壓為43A，25A（或50A）模塊的電壓為42V，這時(shí)25A（或50A）模塊沒(méi)法帶載輸出，突然調節25A（或50A）模塊的電壓為58V，這時(shí)25A（或50A）模塊電壓上升，從而瞬時(shí)帶100A的負載，測試這時(shí)的管子電壓應力。

　　對于100A模塊，可以采用機柜進(jìn)行模擬以上的現象，主要是讓模塊子瞬間帶很大的負載而又不讓模塊回縮，測試這時(shí)的電壓應力。具體可以根據實(shí)際的使用電路分析和測試分別模塊的最大電壓應力。

　　B、電流應力測試

　　測試功率器件載最?lèi)毫訔l件下的Ids電流波形，確定最高工作電流和最大尖鋒電流，具體的測試條件如下：

　?。?）輸入電壓最低電壓，輸出電壓為最大，分別測試輸出滿(mǎn)載、限流、空載滿(mǎn)載跳變、空載到限流（輸出電壓為50V左右）、空載到深度限流（輸出電壓小于40V），（所有的負載跳變條件為：跳變時(shí)間5ms，tr和tf為1A對應20us），空載到短路情況下，器件的電流應力。

　?。?）輸入電壓載最大電壓和最小電壓之間跳變（跳變時(shí)間為201ms），分別測試輸出滿(mǎn)載、限流、空載滿(mǎn)載跳變、空載到限流（輸出電壓為50V左右）、空載到深度限流（輸出電壓小于40V），（所有的負載跳變條件為：跳變時(shí)間5ms，tr和tf為1A對應20us），空載到短路情況下，器件的電流應力。

　　具體可根據實(shí)際使用電路分析和測試，分別求出使用的最大額定電流。

　　C、溫度應力

　　分別測試功率器件的最高溫升，溫升應該滿(mǎn)足降額要求。測試最高溫度下器件的殼溫是最直接的判據；作為替代方式可以測試常溫下的溫升ΔT，則器件的最高溫升為：

　　Tcasemax = Tenvmax +ΔT

　　Tjmax = Tcasemax + P*Rth

　　Tcasemax：最高殼溫；Tenvmax：最高環(huán)境溫度；Tjmax：最高結溫；P：器件的功耗；Rth：從結到殼的熱阻

　　測試時(shí)，溫度測試必須在最高的環(huán)境溫度下測試。

　　測試的條件為：輸入溫最低的輸入電壓，輸出為最大功率（最高的輸出電壓，額定的輸出電流）用多點(diǎn)溫度測試儀測試各個(gè)功率器件的溫升，同時(shí)打印溫度曲線(xiàn)，直到溫度曲線(xiàn)為平滑曲線(xiàn)為止（即溫度已達到穩定）。

　　同時(shí)必須測試風(fēng)扇損壞時(shí)，在最?lèi)毫忧闆r下的溫度應力，也必須滿(mǎn)足降額要求。

　　判斷標準：

　?。?）對于電壓應力，在各種條件下，滿(mǎn)足測試的最大Vds小于器件的額定工作電壓，合格；如果測試的最大Vds大于器件的額定工作電壓，項目組能夠出具體器件認證器件合格的《器件超額使用報告》，合格，否則不合格。

　?。?）對于電流應力，在各種條件下，滿(mǎn)足測試的最大電流小于器件的額定工作電流，合格；如果測試的最大電流大于器件的額定工作電流，項目組能夠出具體器件認證器件合格的《器件超額使用報告》，合格，否則不合格。

　?。?）對于溫度應力，必須有15oC的降額，也就是說(shuō)，在最高的環(huán)境溫度下測試，器件的表面溫度必須小于（器件的額定結溫-15oC－P*Rth），一般P*Rth取15oC，符合上述說(shuō)明，合格；否則不合格。

　　4 磁性器件的測試

　　測試說(shuō)明：

　　電路中磁性元件主要在輸入共模電感、PFC電感、變壓器、濾波電感、輸出共模電感、驅動(dòng)變壓器、諧振電感等處使用，起著(zhù)EMI濾波及能量傳遞等作用，評價(jià)磁性元件應用是否恰當主要關(guān)注以下幾個(gè)方面：

　　A、是否存在飽和現象

　　B、溫升是否滿(mǎn)足要求，磁性溫升是因為鐵損（渦流損耗、磁滯損耗）和銅損造成。

　　常用的磁性材料有：鐵氧體、坡莫合金、非晶態(tài)合金等，根據其特性，分別應用在不同的場(chǎng)合。

　　正確的設計才能保證磁性元件應用的合理，由于隨溫度的變化磁心的特性有較大的變化，因此最?lèi)毫拥臈l件下的驗證是必要的。

　　測試方法：

　?。?）輸入和輸出共模電感

　　一般不會(huì )存在飽和問(wèn)題，其主要作用是實(shí)現EMI要求，同時(shí)有抑制輸入的共模串擾的作用，其考慮主要是良好的絕緣，在要求頻段內的電感量，分步電容小，溫升滿(mǎn)足要求。前三點(diǎn)由EMC測試保證，溫升需要測試，測試常溫下最大電流（銅耗最大）條件下的溫升ΔT，以衡量設計的合理性。

　?。?）PFC電感

　　PFC電感在功率回路中起能量傳遞的作用，雖然一般PFC控制芯片具有限流作用，但是電感的飽和降引起嚴重溫升和輸入電流波形畸變，因此需測試最?lèi)毫訔l件下的工作情況。

　　A、測試最低電壓輸入，最大功率輸出時(shí)的PFC電感電流波形，電流波形不會(huì )出現非正常的上翹，即不會(huì )飽和（動(dòng)態(tài)情況下，不作為磁性器件的要求，但其他器件的降額必須滿(mǎn)足降額）。

　　B、降輸入電壓調整為在欠壓點(diǎn)+5V（持續時(shí)間為200ms）、過(guò)壓點(diǎn)-5V（持續時(shí)間為200ms）之間跳變，輸出調整為最大線(xiàn)形負載時(shí)，測試PFC電感電流波形，電流波形不會(huì )出現非正常的上翹，即不會(huì )飽和。同時(shí)，需要在最低輸入電壓時(shí)分別測試輸出滿(mǎn)載、限流、空載滿(mǎn)載跳變、空載到限流、空載到深度限流，電感電流的波形，判斷是否能夠滿(mǎn)足要求。

　　C、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試常溫下的溫升ΔT，應滿(mǎn)足溫升要求。

　　D、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試最高工作溫度下的溫升ΔT，與常溫比較無(wú)太大差異，且磁心溫度不會(huì )超標。

　?。?）變壓器

　　隨電路拓撲不同，變壓器的要求也不同，不考慮集成磁情況，一般雙極性變壓器（如全橋、半橋、推挽等開(kāi)關(guān)電源變壓器），單端正激類(lèi)變壓器，單端反激類(lèi)變壓器類(lèi)型，且與具體采用的復位技術(shù)有關(guān)。

　　變壓器的飽和溫升問(wèn)題是值得注意的問(wèn)題，可以從以下方面考慮：

　　A、變壓器最大輸入電流（變壓器輸入電壓最低，輸出功率最大）情況下的電流波形不應出現異常的上翹。

　　B、將輸入電壓調整為在欠壓點(diǎn)+5V（持續時(shí)間為50ms）、過(guò)壓點(diǎn)-5V（持續時(shí)間為50ms）之間跳變，輸出調整為最大線(xiàn)形負載（持續時(shí)間為500ms）、空載（持續時(shí)間為500ms）之間跳變，測試變壓器的電流波形，電流波形不會(huì )出現非正常的上翹，激即不會(huì )飽和。同時(shí)，需要在最低輸入電壓時(shí)分別測試輸出滿(mǎn)載、限流、空載滿(mǎn)載跳變、空載到限流、空載到深度限流，電感電流的波形，判斷是否能夠滿(mǎn)足要求。

　　C、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試常溫下的溫升ΔT，應滿(mǎn)足溫升要求。

　　D、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試最高工作溫度下的溫升ΔT，與常溫比較無(wú)太大差異，且磁心溫度不會(huì )超標。

　?。?）輸出濾波電感

　　輸出濾波電感工作在直流狀態(tài)下，電感量的大小影響主電路的工作穩定性和特性。

　　輸出濾波電感要求在最?lèi)毫拥那闆r下不出現飽和現象，溫升滿(mǎn)足要求。

　　A、電感中流過(guò)最大電流（電流輸出處于限流狀態(tài)，輸出最大電流時(shí)）情況下的電流波形不應出現異常的上翹。

　　B、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試常溫下的溫升ΔT，應滿(mǎn)足溫升要求。

　　D、在最低輸入電壓，最大輸出功率情況下，測試最高工作溫度下的溫升ΔT，與常溫比較無(wú)太大差異，且磁心溫度不會(huì )超標。

　　判斷標準：

　?。?）測試中電感或變壓器中電流在最?lèi)毫訝顩r下不會(huì )出現飽和；

　?。?）常溫下的磁性元件溫升和最高工作溫度下的溫升現象；

　?。?）換算到最高溫度及最?lèi)毫虞敵鰻顟B(tài)下磁性元件及其線(xiàn)包上的表面溫度不超過(guò)安規的規定。對于絕緣等級A（105度），任何情況下，表面溫度不能超過(guò)90度；對于絕緣等級B（130度），任何情況下，表面溫度不能超過(guò)110度；對于絕緣等級F（155度），任何情況下，表面溫度不能超過(guò)135度；對于絕緣等級H（180度），任何情況下，表面溫度不能超過(guò)150度。

　?。?）磁性元件內部的溫升不能超過(guò)《器件認證降額規范》要求的降額。

　　5 DC/DC反饋環(huán)測試

　　測試說(shuō)明：

　　每種DC/DC主電路拓撲都有其典型的反饋效正網(wǎng)絡(luò )結構，合適的校正網(wǎng)絡(luò )不但可以得到穩定的靜態(tài)性能，而且可以獲得良好的動(dòng)態(tài)特性，通過(guò)測試和調整可以獲得滿(mǎn)意的校正網(wǎng)絡(luò )。在閉回路下測得的系統開(kāi)環(huán)傳遞函數，可以反應系統的穩定性，以及在不穩定的情況之下的調試趨勢。由于溫度對環(huán)路參數會(huì )導致一定的影響，故除了進(jìn)行常溫下的環(huán)路測試以外，還必須進(jìn)行高、低溫和濕度下進(jìn)行環(huán)路測試。

　　測試方法：

　　一般的，測試接線(xiàn)圖如下圖所示：

　　注：R參考基準信號；C輸出信號；H分壓網(wǎng)絡(luò )；S注入測試信號；Y儀器測試端；Z儀器參考端；G1和G2為部分主電路

　　利用HP4149A和信號耦合變壓器在控制信號的總反饋端結成如上圖的結法，利用HP4149的矢量相除可以直接得出：T/R＝-Y/Z＝-G1G2H，固定引進(jìn)180度相移，因此在HP4149的BODE圖上，可以得到增益為0dB處的相位為相位裕度，在相位為0deg處的增益為增益裕度。

　　參數設置為：

　　電壓環(huán)測試信號：10～50mV（視測試點(diǎn)噪音而定）2

　　副邊限流環(huán)測試信號：5～10mV（視測試點(diǎn)噪音而定）2

　　當輸出電壓高于42V時(shí)，TEST端和REFRERECE端要用分壓電路分壓到42V之內，同時(shí)測試信號也要相應增大，增大的倍數為：1/分壓比。

2 在掃描頻率范圍