長(cháng)時(shí)間工作的電源是否還能穩定運行？

我們以電動(dòng)摩托車(chē)充電器為例，充電器作為電動(dòng)摩托車(chē)四大件（控制器、充電器、電池、電機）之一，是電動(dòng)摩托車(chē)重要的組成部分，也直接影響著(zhù)電動(dòng)摩托車(chē)安全。劣質(zhì)充電器可能引起觸電、起火甚至是爆炸的嚴重后果。因此充電器在研發(fā)、生產(chǎn)、認證等階段都會(huì )進(jìn)行嚴苛的測試認證，圖 1為致遠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(kāi)關(guān)電源，如圖2所示。當電源長(cháng)時(shí)間運行時(shí)，會(huì )發(fā)生電壓電流不穩定的問(wèn)題，甚至出現過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、過(guò)熱等有可能導致設備損壞的情況。所以需要嚴格地對電源進(jìn)行輸入、輸出、異常工況、開(kāi)關(guān)器件等進(jìn)行全方位測試，以及為了驗證產(chǎn)品穩定性對其進(jìn)行耐久測試。今天重點(diǎn)介紹兩款測試利器給大家——PA功率分析儀與ZDL示波記錄儀。

圖2  開(kāi)關(guān)電源電路拓撲圖

一、   測試設備—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、諧波及轉換效率等參數進(jìn)行準確測量，致遠的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。

圖3  電參數測試

1.    功率分析儀—電參數測試

功率分析儀關(guān)注穩態(tài)測試，功率分析儀的可同時(shí)測試交流輸入，直流輸出，對整體能效和電參數進(jìn)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、效率、諧波等，如圖3所示。

圖4  效率曲線(xiàn)圖

2.   功率分析儀—效率與功率因數測試

功率分析儀測試交流輸入功率和直流輸出功率，設置電子負載從空載到滿(mǎn)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從空載到滿(mǎn)載的曲線(xiàn)圖。

圖5  功率因數曲線(xiàn)圖

3.   功率分析儀—IEC諧波測試

用電產(chǎn)品會(huì )根據IEC61000-3-2和IEC61000-3-11標準進(jìn)行諧波測試，驗證其是否滿(mǎn)足標準要求，PA功率分析儀可以測量高達500次諧波，并有多種組合顯示方式能同時(shí)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

通常在給負載通電的一瞬間會(huì )產(chǎn)生大電流，電流過(guò)大會(huì )對設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(dòng)相位在0°、90°和270°時(shí)的電壓情況，用PA功率分析儀對電子產(chǎn)品的開(kāi)機沖擊電流進(jìn)行測試。

圖7  沖擊電流測試

二、測試設備—ZDL示波記錄儀

ZDL6000示波記錄儀標配8個(gè)板卡卡槽，各輸入通道之間相互絕緣隔離，為電源用戶(hù)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128CH，為客戶(hù)觀(guān)測波形時(shí)序，查找異常信號提供最佳解決方案。

1.   示波記錄儀—驅動(dòng)時(shí)序測試

一般測試驅動(dòng)時(shí)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(guān)察到對應的驅動(dòng)信號質(zhì)量和電感電流工作模式，若是用示波記錄儀進(jìn)行測試，則不需要差分探頭，測試更加準確，并且更加方便，如圖8所示。

圖8 驅動(dòng)時(shí)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(cháng)時(shí)間運行時(shí)，不知道會(huì )出現什么問(wèn)題，示波器無(wú)法設置觸發(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(jìn)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(shí)驗，幾千次可能只有一次故障，所以需求記錄儀長(cháng)時(shí)間記錄下來(lái)分析產(chǎn)品的穩定能。

圖9 多路同步耐久測試

3.   元件溫升測試

設備中關(guān)鍵部位的溫度異常會(huì )導致設備性能下降甚至損壞。因此溫升測試是產(chǎn)品研發(fā)過(guò)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

三、總結

為了保證電源長(cháng)時(shí)間運行的穩定性，要對電源進(jìn)行全面測試分析，測試項目將多達幾十項，一定要根據測試項目，選擇做合適的測試儀器，發(fā)揮儀器的最大性能，在電參數、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。