電源模塊白盒測試方法
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3 驅動(dòng)電路的測試
測試說(shuō)明：
功率器件的驅動(dòng)技術(shù)是電源可靠性的重要保障，好的驅動(dòng)方式能夠實(shí)現有效的開(kāi)通和關(guān)斷，高效率，低的EMI干擾，快速實(shí)現功率器件的保護等功能，測試中應對功率管驅動(dòng)進(jìn)行測試，為了防止由于探頭引起的影響，測試中用應采用差分隔離探頭（或采用一般的探頭，同時(shí)示波器的電源用隔離變壓器隔離），并注意以下問(wèn)題：
A、驅動(dòng)電路分析；
B、驅動(dòng)電壓；
C、驅動(dòng)波形；
D、瞬態(tài)情況下驅動(dòng)波形；
F、驅動(dòng)芯片的電壓，如起機過(guò)程中的芯片供電電壓等。
測試方法：
?。?）驅動(dòng)電路分析
審核驅動(dòng)電路方式，無(wú)論變壓器隔離驅動(dòng)和集成IC驅動(dòng)，驅動(dòng)電阻應滿(mǎn)足推薦要求，如果采用加速電容或快速關(guān)斷方式時(shí)應評估其作用，負壓關(guān)斷時(shí)應確認其影響，一般情況下GS應有穩壓管，分析驅動(dòng)電路，確認電路設計合理性。
?。?）驅動(dòng)電壓
目前，公司的大部分的開(kāi)關(guān)管都是使用MOSFET或IGBT，MOSFET和IGBT的驅動(dòng)都是使用電壓方式，高的驅動(dòng)電壓會(huì )擊穿柵極，測試在空載、半載、滿(mǎn)載、限流狀態(tài)、空載滿(mǎn)載跳變、空載到限流跳變、空載到深度限流跳變（所有的負載跳變條件為：跳變時(shí)間5ms，Tr和Tf為1A對應20us），空載到短路及輸入電壓為最低、額定、最高，從最高電壓到最低電壓跳變（跳變時(shí)間為50ms）條件下的驅動(dòng)波形，要保證驅動(dòng)電壓低于規定電壓，一般峰值應小于20V，同時(shí)注意驅動(dòng)電壓要滿(mǎn)足飽和驅動(dòng)。
?。?）驅動(dòng)波形
測試在空載、輕載、半載、滿(mǎn)載、限流狀態(tài)、空載滿(mǎn)載跳變、空載到限流跳變、空載到深度限流跳變（所有的負載跳變條件為：跳變時(shí)間5ms，Tr和Tf為1A對應20us），空載到短路及輸入電壓為最低、額定、最高，從最高電壓到最低電壓跳變（跳變時(shí)間為50ms）條件下的驅動(dòng)波形，波形的上升和下降沿應平滑，且滿(mǎn)足效率和EMI要求（上升時(shí)間較快，管子的開(kāi)通損壞小，但是電壓尖鋒較高，EMI會(huì )較大），開(kāi)通中不應有下跌，關(guān)斷后不會(huì )出現尖沖，死區時(shí)間滿(mǎn)足設計要求。
對比PWM芯片輸出波形和驅動(dòng)波形，確認驅動(dòng)波形和PWM輸出波形一致。
?。?）驅動(dòng)回路
功率器件（MOSFET和IGBT）驅動(dòng)電源要求低的阻抗特性，驅動(dòng)回路面積盡可能小，驅動(dòng)線(xiàn)盡量短，且驅動(dòng)回路必須與功率回路分開(kāi)。
?。?）瞬態(tài)狀態(tài)下的波形
在瞬態(tài)條件下，如開(kāi)關(guān)機、輸出突加負載、突減負載，由限流態(tài)到穩壓態(tài)的轉換，從穩壓到限流態(tài)的轉換，輸出短路，短路開(kāi)機，輸出短路放開(kāi)的情況下驅動(dòng)正常。由保護到恢復的過(guò)程中，驅動(dòng)正常，波形的上升和下降沿應平滑，開(kāi)通中不應由下跌，關(guān)斷后不會(huì )出現尖沖，死區時(shí)間滿(mǎn)足設計要求，驅動(dòng)波形不應出現振蕩現象。
判定標準：
符合測試說(shuō)明，合格；否則不合格。
?。?）主控制芯片供電電壓的測試
用示波器測試主要的控制芯片的供電電壓，捕捉模塊上電過(guò)程、關(guān)機的過(guò)程以及正常工作情況下芯片供電電壓的波形，芯片供電電壓必須滿(mǎn)足芯片資料的要求，同時(shí)最好工作在芯片資料推薦的工作電壓下，任何情況都不能出現超過(guò)芯片工作電壓范圍的電壓芯片供電。
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 在掃描頻率范圍為：10Hz～開(kāi)關(guān)頻率
在全輸入電壓，全負載范圍內測試系統的穩定性²
測試判據：
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輸入電壓，輸出電壓，負載、溫度、濕度等都將影響環(huán)路的穩定性，在不同溫度（高溫、低溫和常溫），不同輸入電壓（最高、最低和額定），不同輸出負載（最小負載為5％額定負載、半載、滿(mǎn)載，對于空載的要求，不能有嘯叫聲），不同輸出電壓（額定、最高、最低）各種情況下組合，所有測試結果同時(shí)滿(mǎn)足相位裕度在30deg到15deg，增益裕度大于60dB，合格；否則不合格。
關(guān)鍵詞：
電源模塊白盒測
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