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開關(guān)電源功能測(cè)試之基本項(xiàng)目

來源:杭州盡享科技有限公司   2009年03月20日 12:09  

一、輸出電壓調(diào)整:
當(dāng)制造開關(guān)電源時(shí),*個(gè)測(cè)試步驟為將輸出電壓調(diào)整至規(guī)格范圍內(nèi)。此步驟完成后才能確保后續(xù)的規(guī)格能夠符合。 通常,當(dāng)調(diào)整輸出電壓時(shí),將輸入交流電壓設(shè)定為正常值(115Vac230Vac),并且將輸出電流設(shè)定為正常值或滿載電流,然後以數(shù)字電壓表測(cè)量電源供應(yīng)器的輸出電壓值并調(diào)整其電位器(VR)直到電壓讀值位於要求之范圍內(nèi)。

二、電源調(diào)整率:
電源調(diào)整率的定義為電源供應(yīng)器於輸入電壓變化時(shí)提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。此項(xiàng)測(cè)試系用來驗(yàn)證電源供應(yīng)器在zui惡劣之電源電壓環(huán)境下,如夏天之中午因氣溫高,用電需求量zui大其電源電壓zui低;又如冬天之晚上因氣溫低,用電需求量zui小其電源電壓zui高。在前述之兩個(gè)下驗(yàn)證電源供應(yīng)器之輸出電源之穩(wěn)定度是否合乎需求之規(guī)格。

為測(cè)量電源調(diào)整率,需要下列之設(shè)備:

·
能提供可變電壓能力的電源,至少能提供待測(cè)電源供應(yīng)器的zui低到zui高之輸入電壓范圍。
·
一個(gè)均方根值交流電壓表來測(cè)量輸入電源電壓,眾多的數(shù)字功率計(jì)能計(jì)量V A W PF。
·
一個(gè)精密直流電壓表,具備至少高於待測(cè)物調(diào)整率十倍以上,一般應(yīng)用5位以上高精度數(shù)字表。
·
連接至待測(cè)物輸出的可變電子負(fù)載

*
測(cè)試步驟如下:於待測(cè)電源供應(yīng)器以正常輸入電壓及負(fù)載狀況下熱機(jī)穩(wěn)定後,分別於低輸入電壓(Min),正常輸入電壓(Normal),及高輸入電壓(Max)下測(cè)量并記錄其輸出電壓值。

電源調(diào)整率通常以一正常之固定負(fù)載(NominalLoad)下,由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差率(deviation)的百分比,如下列公式所示:

V0(max)-V0(min) / V0(normal)

電源調(diào)整率亦可用下列方式表示之:於輸入電壓變化下,其輸出電壓之偏差量須於規(guī)定之上下限范圍內(nèi),即輸出電壓之上下限值以內(nèi)。
 
三、負(fù)載調(diào)整率:
負(fù)載調(diào)整率的定義為開關(guān)電源於輸出負(fù)載電流變化時(shí),提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。此項(xiàng)測(cè)試系用來驗(yàn)證電源在zui惡劣之負(fù)載環(huán)境下,如個(gè)人電腦內(nèi)裝置zui少之外設(shè)卡且硬盤均不動(dòng)作因負(fù)載zui少,用電需求量zui小其負(fù)載電流zui低和個(gè)人電腦內(nèi)裝置zui多之外設(shè)卡且硬盤在動(dòng)作因負(fù)載zui多,用電需求量zui大其負(fù)載電流zui高的兩個(gè)下驗(yàn)證電源供應(yīng)器之輸出電源之穩(wěn)定度是否合乎需求之規(guī)格。

*
所需的設(shè)備和連接與電源調(diào)整率相似,*不同的是需要精密的電流表與待測(cè)電源供應(yīng)器的輸出串聯(lián)。示:

測(cè)試步驟如下:於待測(cè)電源供應(yīng)器以正常輸入電壓及負(fù)載狀況下熱機(jī)穩(wěn)定後,測(cè)量正常負(fù)載下之輸出電壓值,再分別於輕載(Min)、重載(Max)負(fù)載下,測(cè)量并記錄其輸出電壓值分別為VmaxVmin),負(fù)載調(diào)整率通常以正常之固定輸入電壓下,由負(fù)載電流變化所造成其輸出電壓偏差率的百分比,如下列公式所示:

V0(max)-V0(min) / V0(normal)
負(fù)載調(diào)整率亦可用下列方式表示:於輸出負(fù)載電流變化下,其輸出電壓之偏差量須於規(guī)定之上下限電壓范圍內(nèi),即輸出電壓之上下限值以內(nèi)。
 
四、綜合調(diào)整率:
綜合調(diào)整率的定義為電源供應(yīng)器於輸入電壓與輸出負(fù)載電流變化時(shí),提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。這是電源調(diào)整率與負(fù)載調(diào)整率的綜合,此項(xiàng)測(cè)試系為上述電源調(diào)整率與負(fù)載調(diào)整率的綜合,可提供對(duì)電源供應(yīng)器於改變輸入電壓與負(fù)載狀況下更正確的性能驗(yàn)證。綜合調(diào)整率用下列方式表示:於輸入電壓與輸出負(fù)載電流變化下,其輸出電壓之偏差量須於規(guī)定之上下限電壓范圍內(nèi)即輸出電壓之上下限值以內(nèi)或某一百分比界限內(nèi)。

五、輸出雜訊(PARD)
輸出雜訊(PARD)系指於輸入電壓與輸出負(fù)載電流均不變的情況下,其平均直流輸出電壓上的周期性與隨機(jī)性偏差量的電壓值。輸出雜訊是表示在經(jīng)過穩(wěn)壓及濾波後的直流輸出電壓上所有不需要的交流和噪聲部份包含低頻之50/60Hz電源倍頻信號(hào)、高於20KHz之高頻切換信號(hào)及其諧波,再與其他之隨機(jī)性信號(hào)所組成)),通常以mVp-p峰對(duì)峰值電壓為單位來表示。一般的開關(guān)電源的規(guī)格均以輸出直流輸出電壓的1%以內(nèi)為輸出雜訊之規(guī)格,其頻寬為20Hz20MHz(或其他更高之頻寬如100MHz。開關(guān)電源實(shí)際工作時(shí)zui惡劣的狀況如輸出負(fù)載電流zui大、輸入電源電壓zui低等,若電源供應(yīng)器在惡劣環(huán)境狀況下,其輸出直流電壓加上雜訊後之輸出瞬時(shí)電壓,仍能夠維持穩(wěn)定的輸出電壓不超過輸出高低電壓界限情形,否則將可能會(huì)導(dǎo)致電源電壓超過或低於邏輯電路TTL電路之承受電源電壓而誤動(dòng)作,進(jìn)一步造成死機(jī)現(xiàn)象。

例如:5V輸出,其輸出雜訊要求為50mV以內(nèi)此時(shí)包含電源調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率、動(dòng)態(tài)負(fù)載等其他所有變動(dòng),其輸出瞬時(shí)電壓應(yīng)介於4.75V5.25V之間,才不致引起TTL邏輯電路之誤動(dòng)作。在測(cè)量輸出雜訊時(shí),電子負(fù)載的PARD必須比待測(cè)之電源供應(yīng)器的PARD值為低,才不會(huì)影響輸出雜訊之測(cè)量。同時(shí)測(cè)量電路必須有良好的隔離處理及阻抗匹配,為避免導(dǎo)線上產(chǎn)生不必要的干擾、振鈴和駐波,一般都采用雙同軸電纜并以50Ω於其端點(diǎn)上,并使用差動(dòng)式量測(cè)方法可避免地回路之雜訊電流,來獲得正確的測(cè)量結(jié)果,日本計(jì)測(cè)KEISOKUGEIKEN PARD 測(cè)試儀具備此種功能。
 
六、輸入功率與效率:
電源供應(yīng)器的輸入功率之定義為以下之公式:
True Power = Pav (watt) = V1 Ai dt = Vrms x Arms x Power Factor
即為對(duì)一周期內(nèi)其輸入電壓與電流乘積之積分值,需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.,其中P.F.為功率因素(PowerFactor),通常電源供應(yīng)器的功率因素在0.60.7左右,而大功率之電源供應(yīng)器具備功率因素校正器者,其功率因素通常大於0.95,當(dāng)輸入電流波形與電壓波形*相同時(shí),功率因素為1,并依其不相同之程度,其功率因素為10之間。

七、電源供應(yīng)器的效率之定義為:
ΣVout xlout / True Power (watts)
即為輸出直流功率之總和與輸入功率之比值。通常個(gè)人電腦用電源供應(yīng)器之效率為65%80%左右。效率提供對(duì)電源供應(yīng)器正確工作的驗(yàn)證,若效率超過規(guī)定范圍,即表示設(shè)計(jì)或零件材料上有問題,效率太低時(shí)會(huì)導(dǎo)致散熱增加而影響其使用壽命。由於近年來對(duì)於環(huán)保及能源消耗愈來愈重視,如電腦能源之星「EnergyStar」對(duì)開關(guān)電源之要求:於交流輸入功率為30Wrms時(shí),其效率需為60%以上即此時(shí)直流輸出功率必須高於18W);又對(duì)於ATX架構(gòu)開關(guān)電源於直流失能(DCDisable)狀態(tài)其輸入功率應(yīng)不大於5W。因此交流功率測(cè)試儀表需要既又范圍寬廣,才能合乎此項(xiàng)測(cè)試之需求。

八、動(dòng)態(tài)負(fù)載或暫態(tài)負(fù)載
一個(gè)定電壓輸出的電源,於設(shè)計(jì)中具備反饋控制回路,能夠?qū)⑵漭敵鲭妷哼B續(xù)不斷地維持穩(wěn)定的輸出電壓。由於實(shí)際上反饋控制回路有一定的頻寬,因此限制了電源供應(yīng)器對(duì)負(fù)載電流變化時(shí)的反應(yīng)。若控制回路輸入與輸出之相移於增益(UnityGain)1時(shí),超過180度,則電源供應(yīng)器之輸出便會(huì)呈現(xiàn)不穩(wěn)定、失控或振蕩之現(xiàn)象。實(shí)際上,電源供應(yīng)器工作時(shí)的負(fù)載電流也是動(dòng)態(tài)變化的,而不是始終維持不變例如硬盤、軟驅(qū)、CPURAM動(dòng)作等,因此動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試對(duì)電源供應(yīng)器而言是極為重要的??删幊绦螂娮迂?fù)載可用來模擬電源供應(yīng)器實(shí)際工作時(shí)zui惡劣的負(fù)載情況,如負(fù)載電流迅速上升、下降之斜率、周期等,若電源供應(yīng)器在惡劣負(fù)載狀況下,仍能夠維持穩(wěn)定的輸出電壓不產(chǎn)生過高激(Overshoot)或過低(Undershoot)情形,否則會(huì)導(dǎo)致電源之輸出電壓超過負(fù)載元件TTL電路其輸出瞬時(shí)電壓應(yīng)介於4.75V5.25V之間,才不致引起TTL邏輯電路之誤動(dòng)作之承受電源電壓而誤動(dòng)作,進(jìn)一步造成死機(jī)現(xiàn)象。

九、電源良好/失效時(shí)間(Power GoodPowerFailPok)
電源良好信號(hào),簡(jiǎn)稱PGS(Power Good SignalPokHigh),是電源送往電腦系統(tǒng)的信號(hào),當(dāng)其輸出電壓穩(wěn)定後,通知電腦系統(tǒng),以便做開機(jī)程序之 C 而電源失效信號(hào)(PowerFailPok Low)是電源供應(yīng)器表示其輸出電壓尚未達(dá)到或下降超過於一正常工作之情況。以上通常由一「PGS」或「Pok」信號(hào)之邏輯改變來表示,邏輯為「1High」時(shí),表示為電源良好(PowerGood),而邏輯為「0Low」時(shí),表示為電源失效(Power Fail),電源的電源良好(PowerGood)時(shí)間為從其輸出電壓穩(wěn)定時(shí)起到PGS信號(hào)由0變?yōu)?span lang="EN-US">1
的時(shí)間,一般值為100ms2000ms之間。 電源的電源失效(PowerFail)時(shí)間為從PGS信號(hào)由由1變?yōu)?span lang="EN-US">0的時(shí)間起到其輸出電壓低於穩(wěn)壓范圍的時(shí)間,一般值為1ms以上。日本計(jì)測(cè)KEISOKUGEIKEN 的電子負(fù)載可直接測(cè)量電源良好與電源失效時(shí)間,并可設(shè)定上下限,做為是否合格的判別。

 
十、啟動(dòng)時(shí)間(Set-Up Time)與保持時(shí)間(Hold-UpTime)
啟動(dòng)時(shí)間為電源供應(yīng)器從輸入接上電源起到其輸出電壓上升到穩(wěn)壓范圍內(nèi)為止的時(shí)間,以一輸出為5V的電源供應(yīng)器為例,啟動(dòng)時(shí)間為從電源開機(jī)起到輸出電壓達(dá)到4.75V為止的時(shí)間。

保持時(shí)間為電源供應(yīng)器從輸入切斷電源起到其輸出電壓下降到穩(wěn)壓范圍外為止的時(shí)間,以一輸出為5V的電源供應(yīng)器為例,保持時(shí)間為從關(guān)機(jī)起到輸出電壓低於4.75V為止的時(shí)間,一般值為17ms20ms以上,以避免電力公司供電中於少了半周或一周之狀況下而受影響。

十一、其他
·Power Updelay+5/3.3V 的上升時(shí)間10%上升到90%電壓之時(shí)間
·Remote ON/OFF Control
:遙控「開」或「關(guān)」之控制
·Fan Speed Control/Monitor
:散熱風(fēng)扇之轉(zhuǎn)速「控制」及「監(jiān)視」
 
十二、保護(hù)功能測(cè)試
過電壓保護(hù)(OVP)測(cè)試
當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出電壓超過其zui大的限定電壓時(shí),會(huì)將其輸出關(guān)閉(Shutdown)以避免損壞負(fù)載之電路元件,稱為過電壓保護(hù)。過電壓保護(hù)測(cè)試系用來驗(yàn)證電源供應(yīng)器當(dāng)出現(xiàn)上述異常狀況時(shí)當(dāng)電源供應(yīng)器內(nèi)部之回授控制電路或零件損壞時(shí),有可能產(chǎn)生異常之輸出高電壓,能否正確地反應(yīng)。過電壓保護(hù)功能對(duì)於一些對(duì)電壓敏感的負(fù)載特別重要,如CPU、記憶體、邏輯電路等,因?yàn)檫@些貴重元件若因工作電壓太高,超過其額定值時(shí),會(huì)導(dǎo)致*性的損壞,因而損失慘重。電源供應(yīng)器於過電壓情形發(fā)生時(shí),其輸出電壓波形如圖7所示。
 
短路保護(hù)測(cè)試
當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出短路時(shí),則電源供應(yīng)器應(yīng)該限制其輸出電流或關(guān)閉其輸出,以避免損壞。短路保護(hù)測(cè)試是驗(yàn)證當(dāng)輸出短路時(shí)可能是配線連接錯(cuò)誤,或使用電源之元件或零組件故障短路所致,電源供應(yīng)器能否正確地反應(yīng)。

過電流保護(hù)OCP測(cè)試
當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出電流超過額定時(shí),則電源供應(yīng)器應(yīng)該限制其輸出電流或關(guān)閉其輸出,以避免負(fù)載電流過大而損壞。又若電源供應(yīng)器之內(nèi)部零件損壞而造成較正常大的負(fù)載電流時(shí),則電源供應(yīng)器也應(yīng)該關(guān)閉或限制其輸出,以避免損壞或發(fā)生危險(xiǎn)。過電流保護(hù)測(cè)試是驗(yàn)證當(dāng)上述任一種狀況發(fā)生時(shí),電源供應(yīng)器能否正確地反應(yīng)。

 
過功率保護(hù)OPP測(cè)試
當(dāng)電源的輸出功率可為單一輸出或多組輸出超過額定時(shí),則電源應(yīng)該限制其輸出功率或關(guān)閉其輸出,以避免負(fù)載功率過大而損壞或發(fā)生危險(xiǎn)。又若電源內(nèi)部零件損壞而造成較正常大的負(fù)載功率時(shí),則電源也應(yīng)該關(guān)閉或限制其輸出,以避免損壞。過功率保護(hù)測(cè)試是驗(yàn)證當(dāng)上述任一種狀況發(fā)生時(shí),電源能否正確地反應(yīng)。本項(xiàng)測(cè)試通常包含兩組或數(shù)組輸出功率之功率限制保護(hù),因此較上述單一輸出之保護(hù)測(cè)試(OVP、OCP、Short稍具變化

 

 

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