電源行業(yè)中對于A(yíng)C/DC的電源測試解決方案

電源發(fā)展概述
　　電源行業(yè)是整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)的能源基礎行業(yè)，隨著(zhù)電力電子設備的多樣化及人們節能環(huán)保意識的增強，電源市場(chǎng)也隨之繁榮活躍起來(lái)，競爭預演愈烈。

　　電源種類(lèi)尤其復雜多樣，大致可以分為AC/DC電源、DC/AC電源、DC/DC電源、AC/AC電源等幾類(lèi)；用途上又可分為適配器、UPS、PC電源、通信電源、安防電源、醫療電源、航空電源等?？v觀(guān)這些種類(lèi)的電源，其未來(lái)發(fā)展趨勢正如業(yè)內專(zhuān)家所指出的：1、更小的外形因子，即功率密度的提升，2、更高的效率，即要達到80%乃至90%以上，3、更低的每瓦成本。

　　這些都對電源測試提出了更加嚴格的要求，以保障滿(mǎn)足高要求的電源能夠適應較為苛刻的使用環(huán)境。本文主要介紹了由北京普源精電科技有限公司（RIGOL）提供的AC/DC電源測試解決方案。

AC/DC電源的主要測試參數
　　在門(mén)類(lèi)眾多的電源產(chǎn)品中，AC/DC電源是應用最為廣泛的電源之一。如常見(jiàn)的筆記本適配器、手機適配器、PC電源等都是典型的AC/DC開(kāi)關(guān)電源，電子市場(chǎng)上的AC/DC開(kāi)關(guān)電源模塊也屬于這個(gè)范疇。

　　電源廠(chǎng)商為了保證出廠(chǎng)產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)，并進(jìn)一步提高AC/DC電源的性能指標，通常都需要經(jīng)過(guò)嚴格的測試過(guò)程，其中包含了輸出測試、輸入測試、保護測試、安全測試、環(huán)境測試和E.M.C測試等種類(lèi)繁多的測試項目。在這些測試項目中，更需要關(guān)注的是AC/DC電源特性的交流輸入范圍、電源調整率、負載調整率、紋波及噪聲、啟動(dòng)及保持時(shí)間、上升時(shí)間、過(guò)載保護、過(guò)壓保護、耐壓絕緣、漏電電流、電磁兼容、電源效率等一系列性能特征參數。

　　為了滿(mǎn)足復雜的測試要求，幫助電源廠(chǎng)商提高電源產(chǎn)品質(zhì)量，RIGOL的應用工程師深入電源行業(yè)調查研究，為用戶(hù)提供了一個(gè)高效、快捷的AC/DC電源測試系統。

AC/DC電源測試方案
　　典型的AC/DC電源測試系統包含了程控交流電源、程控電子負載、高精度數字萬(wàn)用表、數字示波器、多通道程控開(kāi)關(guān)以及工控機和測試軟件。

　　在測試系統中，所選用儀器設備的性能高低及品質(zhì)優(yōu)劣直接關(guān)系到測試系統的穩定與效率。RIGOL作為國內領(lǐng)先的測量?jì)x器與解決方案供應商，提供的數字示波器DS1302CA和數字萬(wàn)用表DM3058，在同端產(chǎn)品中擁有極高的技術(shù)指標和穩定的產(chǎn)品性能。

　　雙通道數字示波器DS1302CA擁有300MHz的帶寬和2GS/s的實(shí)時(shí)采樣率，可以非常準確的完成電源紋波測試及其他基本測試；標準配置的USB接口和RS-232接口，為用戶(hù)提供了多種可選的系統集成方案；另外，可以選配的USB-GPIB模塊，能夠將DS1302CA接入GPIB總線(xiàn)的測試系統。如圖1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 RIGOL DS1302CA數字示波器

　　DM3058是一款擁有240 000讀數的五位半高精度數字萬(wàn)用表，標準配置了USB接口、RS-232接口、GPIB接口和符合LXI-C標準的以太網(wǎng)接口，更是可以方便的接入多種類(lèi)型的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統中。在程控指令方面，不僅擁有符合SCPI標準的指令，還兼容市場(chǎng)上同類(lèi)主流產(chǎn)品的指令，能夠直接替換使用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 RIGOL DM3058數字萬(wàn)用表

　　同時(shí)，在測量準確度上達到了同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平，基本直流電壓準確度達到0.015%+0.003%，基本直流電流準確度達到0.02%+0.005%，基本電阻準確度達到0.02%+0.003%，為測試數據的準確性提供了保障；另外，其交流測試頻率范圍達到1MHz，保證了高頻開(kāi)關(guān)電源的測試；10A大電流的測量無(wú)須更換插孔和表筆，大大提高了測試效率和保證了儀器的安全使用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 測試系統方框圖

　　在顯示單元，DM3058采用了萬(wàn)用表中少有的256×64液晶顯示，各種功能參數設置采用菜單化操作，加強了在系統之外的易用性。

　　圖3所示是使用RIGOL DS1302CA及DM3058搭建的測試系統。此套測試系統可以完成AC/DC電源廠(chǎng)商所關(guān)注的重要電源性能特征的測試工作。下面以測試AC/DC電源的效率、電源紋波、輸入電壓調整率為例，具體介紹該測試系統的測試流程。

　　如今節能環(huán)保是所有產(chǎn)業(yè)的熱門(mén)議題，電源行業(yè)更是倡導節能環(huán)保的先鋒。目前很多亞洲電源廠(chǎng)商已經(jīng)把目標瞄準在開(kāi)發(fā)半負載下能效可達88%以上，甚至高達90%以上的新型節能產(chǎn)品。那么，在測試過(guò)程中為了能夠準確的獲得電源效率數據，一般需要經(jīng)過(guò)四次測量，即分別測量負載在25%、50%、75%和100%狀態(tài)下的效率，再取其平均值作為衡量該電源的效率。

　　紋波噪聲也是衡量AC/DC電源產(chǎn)品優(yōu)劣的一個(gè)重要性能指標。紋波是指在輸出直流電壓上疊加交流成分的峰峰值。一般紋波不能超過(guò)輸出電壓的1%。

　　測試輸出電壓紋波時(shí)，首先由工控機來(lái)控制程控電源輸出，其輸出能夠使電源進(jìn)入正常工作狀態(tài)，然后控制程控電子負載使電源達到100%負載狀態(tài)，再由多通道開(kāi)關(guān)將DS1302CA示波器接入到電源的輸出端，通過(guò)工控機將數字示波器設置為直流耦合，使用1:1的探針輸入。另外，為了便于更好地觀(guān)察穩定的紋波信號，可以打開(kāi)示波器的“帶寬限制”。最后，將數字示波器測量出的紋波信號峰峰值上傳至計算機中存儲起來(lái)，便得到了該電源的紋波電壓，如圖4所示。

　　　　　　　　　　　　　　圖4 RIGOL DS1302CA 測量的電源紋波電壓值

　　輸入電壓調整率是用來(lái)衡量一個(gè)AC/DC電源在負載及惡劣電網(wǎng)環(huán)境下的適應能力的重要指標。輸入電壓調整率是指輸入電壓在額定范圍內變化時(shí)，輸出電壓的變化率。

　　輸入電壓調整率的測量，是通過(guò)工控機來(lái)控制程控電源、多通道開(kāi)關(guān)、電子負載，與數字萬(wàn)用表協(xié)同工作完成的。假設一個(gè)額定輸出為12V的AC/DC電源的輸入電壓范圍在115～264VAC之間，在測試過(guò)程中，將負載設置為滿(mǎn)載狀態(tài)，將程控電源輸出從115VAC調節至264VAC，再使用DM3058數字萬(wàn)用表測試各階段的輸出直流電壓，記錄于工控機中，然后根據公式便可計算出該AC/DC電源的輸入電壓調整率。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖5 RIGOL DM3058數字萬(wàn)用表測量界面

　　測量速度與通訊速度快也是DM3058的重要特征之一。在程控測試中，以測量直流24V電壓為例，在該企業(yè)測試平臺上采用中速測量，同類(lèi)萬(wàn)用表所需要的時(shí)間最快為360ms，而RIGOL DM3058只需要250ms。若在該測試平臺上連續測量直流電壓、交流電壓、頻率、電阻等177個(gè)項目，DM3058完成這一整套測量只需要88s，與同類(lèi)萬(wàn)用表相比，時(shí)間縮短了整整10s。為整個(gè)生產(chǎn)測試過(guò)程帶來(lái)的效率提升不容小視。

　　以上是使用該測試系統測量AC/DC電源的幾個(gè)典型參數。這套測量系統不僅可以高效、快捷的幫助用戶(hù)完成測試功能，同時(shí)也為用戶(hù)提高產(chǎn)品品質(zhì)提供了有力保障。RIGOL作為國內異軍突起的測試測量廠(chǎng)商，將始終專(zhuān)注于測量，堅持自主創(chuàng )新，為用戶(hù)提供更多創(chuàng )新的行業(yè)解決方案，真正體現客戶(hù)價(jià)值。