直流電源的測試方法

　　直流電源的測試方法

　　直流電源是一種將交流電源轉換成所需直流V/A/W規格的裝置。一個良好的電源必須可靠、符合所有功能規格、保護特性、安全規范及電磁兼容能力等。本文主要討論電源的功能規格及保護特性的測試。

　　一、電源的功能測試

　　1.輸出電壓調整

　　制造開關電源時，**個測試步驟為將輸出電壓調整至規格范圍內。此步驟完成后才能確保后續的規格能夠符合。

　　通常，做輸出電壓調整時，將輸入交流電壓設定為正常值(115Vac或230Vac)，并且將輸出電流設定為正常值或滿載電流，然后用數字電壓表測量電源的輸出電壓值并調整其電位器(VR)直到電壓讀數在要求范圍內。

　　2.電源調整率

　　電源調整率的定義為電源在輸入電壓變化時提供穩定輸出電壓的能力。為精確測量電源調整率，需要下列的設備：

　　A.能提供可變電壓能力的電源，至少能提供待測電源的ZUI低到ZUI高的輸入電壓范圍。

　　B.一個均方根值交流電壓表用來測量輸入電源電壓。

　　C.一個精密直流電壓表，具備至少高于待測物調整率十倍以上。

　　D.連接到待測電源輸出端的可變負載。

　　測試步驟如下，待測電源在正常輸入電壓和負載情況下熱機穩定后，分別于Min(低)Nomal(通常)，和Max(高)輸入電壓下測量并記錄其輸出電壓值。電源調整率通常在一正常之固定負載(NommalLoad)下，看具輸入電壓變化所造成電源輸出電壓偏差率(deviation)的百分比。

　　3.負載調整率

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

　　測試步驟如下：待測電源在正常輸入電壓及負載情況下熱機穩定后，測量正常負載下的輸出電壓值，再分別于低(Min)、高(Max)負載下，測量并記錄其輸出電壓值(分別為Vmax與Vmin)。負載調整率通常以正常的固定輸入電壓下，由負載電流變化所造成電源輸出電壓偏差率的百分比。

　　4.綜合調整率

　　綜合調整率的定義為電源在輸入電壓與輸出負載電流變化時，其提供穩定輸出電壓的能力。這是電源調整率與負載調整率的綜合，此項測試可提供對電源在改變輸入電壓與負載狀況下更正確的性能驗證。

　　5.輸出雜音(PARD)

　　輸出雜音(PARD)則是指在輸入電壓與輸出負載電流均不變的情況下，電源平均直流輸出電壓上的周期性與隨機性偏差量的電壓值。通常以mVp-p峰對峰值電壓來表示，一般的開關電源的規格均以小于輸出直流輸出電壓的1%為輸出雜音的規格，其頻寬為20Hz到50Hz。例如5V輸出，其輸出雜音要求為50mV以內。

　　輸出雜音是表示在經過穩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。　　在測量輸出雜音時，電予負載必須具備比待測電源更低的PARD值，同時測量電路必須有良好的隔離處理及阻抗匹配，為避免導線上產生不必要的振鈴和駐波，一般都采用雙同軸電纜并以50Ω串在其端點上。

　　6.輸入功率與效率

　　電源的輸入功率即一周期內電源輸入電壓與電流乘積的積分值，需注意的是Watt≠Vrms而是Watt=Vrms×P.F.其中R.E.為功率因數(PowerFactor)，通常電源的功率因數在0.6-0.7左右，而大功率的電源具備功率因數校正器，其功率因數通常大于0.95，當輸入電流波形與電壓波形完全相同時，功率因數為1，并依電流與電壓的波形不相同的程度，其功率因數為14之間。

　　輸出直流功率的總和與輸入功率的比例。通常計算機用電源的效率為60~70%左右。效率可提供對電源正確工作的驗證，若效率超過規定范圍，即表示設計或零件材料上有問題出現，效率太低時，會導致散熱增加而影響電源使用壽命。

　　測試時可使用4010/4011來測量待測電源的輸入功率與功率因數;使用3310/3320系列負載模擬并測量其每個輸出電壓、電流與功率經汁算后便可得到效率。當使用3600A 時，能夠測量輸入及輸出功率并自動計算出效率，并可設定上下限，做為合格與否的判別。

　　7.動態負載或暫態負載

　　一個定電壓輸出的電源，在設計中應具備反饋回路，能夠將其輸出電壓連續不斷地維持穩定的輸出電壓。由于實際上反饋回路有一定的頻寬，因此限制了電源對負載電流變化時的反應。若反饋回路輸入與輸出的相移在增益(UNITYGAIN)為1時超過180度，電源便會呈現不穩定、失控及振蕩現象。

　　實際工作時的負載電流也是動態變化的而不是始終維持不變(例如硬盤、軟驅、CPU或RAM動作等)，因此動態負載測試對電源而言是極為重要的。電子負載可用來模擬電源實現工作時的ZUI惡劣的負載情況，如負載電流迅速上升、下降的斜率、周期等。若電源在惡劣負載狀況下，仍能夠維持穩定的輸出電壓不產生過高(OVERSHOOT)或過低(UNDERSHOOT)情形，則通過此項測試。

　　8.電源良好/失效信號

　　電源良好信號，簡稱PGS(POWERGOODSIGNAL)，是電源送往計算機系統的信號，當電源輸出電壓穩定后，通知計算機系統，以便做開機程序。而電源失效信號(POWERFAIL)是電源表示輸出電壓尚未達到或下降超過某一正常工作情況。以上通常由PGS信號來表示，由邏輯的改變來表示，邏輯為“ 1”或“High”時表示電源良好(Power Good)，而邏輯為“ 0” 或“Low”時，表示為電源失效(PowerFail)。

　　電源的電源良好時間為從輸出電壓穩定到PGS信號由“ 0” 變為“ 1”的時間，一般值為100ms到200ms之間，電源的電源失效時間為從PUS信號由“ 1” 變為“ 0”時到輸出電壓低于穩定范圍的時間，一般值為1ms以上。

　　9.啟動時間(SET-UPTIME)與保持時間(HOLD-UP TIME)

　　啟動時間為電源從輸入接上電源起到電源輸出電壓;上升到穩壓范圍內為止的時間，以一輸出為5V的電源為例，啟動時間為從開機起到輸出電壓達到4.75V為止的時間。

　　保持時間為電源從輸入切斷電源起到電源輸出電壓下降到穩壓范圍外為止的時間，以一輸出為5V的電源為例，保持時間為從關機起到輸出電壓低于4.75萬V為止的時間，一般值為17ms以上。

　　二、電源的保護測試

　　1.過電壓保護(OVP)測試

　　當電源的輸出電壓超過其ZUI大的限定電壓時，電源會將其輸出關閉(SHUTDOWN)，稱為過電壓保護。

　　過電壓保護測試用來驗證電源在出現上述異常情況時，能否正確地反應。過電壓保護功能對于一些對電壓敏感的負載特別重要，如CPU、存儲器、邏輯電路等，因為這些貴重元件若因工作電壓太高，超過其額定值時，會導致永久性的損壞，因而損失慘重。

　　2.過電流保護(OCP)測試

　　當電源的輸出電流超過額定值時，則電源應該限制其輸出電流或關閉其輸出，以避免負載電流過大而損壞。如果電源的內部零件損壞而造成較正常值大的負載電流時，則電源也應該關閉其輸出，以避免損壞。

　　過電流保護測試是驗證當上述任一種情況發生時電源能否正確地反應。輸出過電流情況，測試時，負載電流可以預先設定。負載電流值開始上升，直到電源的輸出電壓低于所設定的臨界電壓值為止。

　　3.短路保護測試

　　當電源的輸出短路時，則電源應該限制其輸出電流或關閉其輸出，以避免損壞，短路保護測試是驗證輸出短路時，電源能否正確地反應。