鼎阳科技版开关电源的测试与分析系列之一(V1.0)

鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132鼎阳科技版开关电源的测试与分析系列之一（V1.0）文档编号：HWTT0132鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132鼎阳科技版开关电源的测试与分析系列之一（V1.0）ThinkTank按语电源，现在如果不特别说明，多是指开关电源。它是任何电子产品的心脏！任何电子产品的故障率60%来自电源。做一个电源，产生输出电压很容易;做好电源很难！研发电源的工程师和使用电源的工程师都很关心电源的测试问题。因此，电源测试的问题一直是个热点讨论的话题，值得研究！本期开始，连续几个周五将刊发鼎阳科技资深电源研发测试工程师团队推出的《鼎阳科技版开关电源的测试与分析》。今天刊发系列之一，是整个文章的目录和系列之一，介绍主要测试指标的第1个指标到第12个指标。这是V1.0版本。欢迎大家提出修改意见和建议，我们将适时推出V2.0版本。-----------------------------------鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132一、电源的主要测试指标1、输出电压、功率因素、效率目的：确保产品的输出电压、功率因素、效率在设计的规格范围内环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACsource②电子负载③示波器测试条件：1分别取输入电压90V、220V、264V的情况下，测试满负载和空载时的输出电压2分别取输入电压90V、220V、264V的情况下，测试满负载和半载时的功率因素3分别取输入电压90V、220V、264V的情况下，测试满负载和半载时的效率鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT01324关于测试功率因素与效率，若没有功率分析仪，可以使用示波器的电源分析模块功能进行测试，如下图1-1测试结果（输入电压、电流没有经过校正，其功率因素PF约为0.57）图1-12、待机功耗目的：测试电源在整机待机时的功率，验证是否符合产品要求环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132测试设备：①ACsource②示波器测试条件：1输入电压：额定输入电压范围（取测试点：90V/60HZ、115V/60HZ、132V/50HZ、180V/50HZ、230V/50HZ、240V/50HZ、264V/50HZ）2输出负载：电源空载或连接整机待机3利用示波器测试待机功耗，如下图1-2（待机功耗为1.02W）：图1-23、输入浪涌电流鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132目的：确保产品在接通电源时，交流输入瞬间产生的最大电流在要求范围内环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACsource②电流探头③高压差分探头④示波器⑤电子负载测试条件与要求：1设定电子负载为产品的额定满负载2设定ACsource的相位为90℃输入且幅值在规格范围内3测试要求：最大浪涌电流（浪涌最大值应小于50倍输入电流的额定值，Tr20mS，计算I^2t应该小于保险丝的规定值，才符合产品的设计要求）测试波形图1-3（红色信号为输入的浪涌电流，青色信号为输入的AC电压）：鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132图1-34、输出电压时序目的：量测电源输出各组电压上升时间先后顺序的时间差，确保满足设计要求环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACSource②电子负载③示波器鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132测试条件：1输入电压为额定输入电压的范围2输入负载为产品规定的额定满负载测试波形图1-4：图1-45、输出电压上升与下降时间目的：确保各组输出电压上升及下降时间符合设计要求鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132备注：1上升时间的定义：当AC供电时，输出电压由10%上升到90%的时间2下降时间的定义：当AC关闭时，输出电压由90%下降到10%的时间环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACSource②电子负载③示波器测试条件与要求：1输入电压为额定输入电压范围2输出负载为产品规定的额定满负载3上升时间≤100mS,下降时间≤100mS或者符合产品标准规定如下波形图1-5、图1-6：鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132图1-5图1-66、电压过冲鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132目的：确保各路输出电压在开机或关机瞬间引起的过冲电压不超出规定的最大值环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACSource②电子负载③示波器测试条件与要求：1输入电压为额定输入电压范围2输出负载为产品规定的额定负载3过冲幅度小于额定值的10%，且过冲电压小于输出电压标准规格的最大值测试波形图1-7：鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132图1-77、电压维持时间目的：确保AC供电关断时，各组输出电压保持时间符合设计要求环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACSource②电子负载③示波器鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132测试条件与要求：1输入电压为额定输入电压范围2输出负载为产品规定的额定负载3输出维持时间A级≥20mS，B级≥15mS，C级≥10mS，D级≥5mS，或依据产品设计标准规定测试的波形图1-8：图1-88、输入电压缓升及缓降目的：鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132量测产品在输入电压以固定时间及斜率上升或下降时产品的工作状态环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACSource②电子负载③示波器测试条件与要求：1输入电压为额定输入电压范围2输出负载为产品规定的额定负载3利用ACSource程控输入电压由最大额定值以一定的时间缓慢下降到最低额定值，再以同样的时间缓慢上升到最大额定值，此时产品不得有保护锁死的现象实测波形图1-9：鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132图1-99、开机延迟时间目的：确保AC供电开启时，从开启瞬间到各组输出电压稳定的时间段，符合设计要求环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACSource②电子负载③示波器鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132测试条件与要求：1输入电压为额定输入电压范围2输出负载为产品规定的额定负载3开机延迟时间≤1S或由产品规定如下波形图1-10：图1-1010、电压调整率目的：鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132确保产品由于输入电压变化而引起输出电压变化时，各组输出的稳定度符合要求环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACSource②电子负载③万用表测试方法与要求：1设置电子负载，使电源为满负载输出2调节ACSource，使输入电压为规定的最大值，记录此时输出的电压U13调节ACSource，使输入电压为额定值，记录此时输出的电压U04调节ACSource，使输入电压为规定的最小值，记录此时输出的电压U25按以下公式计算：[(U-U0)/U0]×100%备注：式中U为U1与U2中相对于U0变化较大的值鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT01326一般要求电压调整率≤5%或由产品规定11、负载调整率目的：确保量测产品由于输出负载的变化所引起的各组输出电压变化的稳定度符合要求环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACSource②电子负载③万用表测试方法与要求：1输入电压为额定值，输出电流为空载时，记录输出电压U12输入电压为额定值，输出电流为50%额定满载时，记录输出电压U03输入电压为额定值，输出电流为额定满载时，记录输出电压U24要求负载调整率≤5%或由产品规定鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT01325负载调整率的计算：[(U-U0)/U0]×100%备注：式中U为U1与U2中相对于U0变化较大的值；为了电源的寿命，通常取50%的额定满载使用电源，因此取50%额定满载时的输出电压为参考12、交叉负载调整率定义：交叉负载调整率：是指当多路输出电源中一路负载发生变化时，其他各组输出电压的变化率环境条件：25℃室温或产品规定的环境温度测试设备：①ACSource②电子负载③万用表测试方法与要求：1输入电压为额定电压2假设为V1，V2两路输出，测试V1负载变化时，对V2电压稳定度的影响鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT01323V1，V2同时带50%满载时，V2的电压记为U04在V1与V2同时带50%满载的情况下，V1负载跳变到空载，此时V2电压记为U15在V1与V2同时带50%满载的情况下，V1负载跳变到满载，此时V2电压记为U26要求交叉负载调整率≤5%或由产品规定7交叉负载调整率的计算:[(U-U0)/U0]×100%备注：式中U为U1与U2中相对于U0变化较大的值敬请期待系列之二：目录一、电源的主要测试指标31、输出电压、功率因素、效率3目的：3环境条件：4测试设备：4测试条件：42、待机功耗4目的：4环境条件：5测试设备：5测试条件：53、输入浪涌电流5目的：5环境条件：5测试设备：6测试条件与要求：6鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT01324、输出电压时序6目的：6环境条件：6测试设备：7测试条件：75、输出电压上升与下降时间7目的：7环境条件：7测试设备：8测试条件与要求：86、电压过冲9目的：9环境条件：9测试设备：9测试条件与要求：97、电压维持时间10目的：10环境条件：10测试设备：10测试条件与要求：108、输入电压缓升及缓降10目的：11环境条件：11测试设备：11测试条件与要求：119、开机延迟时间11目的：11环境条件：12测试设备：12测试条件与要求：1210、电压调整率12目的：12鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132环境条件：13测试设备：13测试方法与要求：1311、负载调整率13目的：13环境条件：13测试设备：13测试方法与要求：1312、交叉负载调整率14定义：14环境条件：14测试设备：14测试方法与要求：1413、动态响应14定义：14环境条件：15测试设备：15测试方法与要求：1514、输出纹波与噪声16定义与产生的原因：16环境条件：16测试设备：16测试条件与方法：1615、输出稳压精度17目的：17环境条件：18测试设备：18测试方法与要求：1816、输出短路保护18目的：18环境条件：18测试设备：18鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132测试方法与要求：1917、过流保护19目的：19环境条件：19测试设备：19测试方法与要求：1918、过压保护19目的：20环境条件：20测试设备：20测试方法与要求：2019、输入欠压保护20目的：20环境条件：20测试设备：20测试条件与方法：21二、开关电源工作波形的测试与分析21概述波形分析：211、反激式拓扑21反激式的工作原理及变压器参数的计算21次级吸收电路的实验设计方法30初级吸收电路的试验设计方法32IC前沿消隐和关断延迟对设计的影响352、LLC半桥拓扑38LLC半桥的基本原理38LLC半桥的设计方法47谐振腔参数的实例计算：53关键点波形：55输入电流谐波分析：55输出瞬态响应56MOS管的损耗57初级开关管ZVS，次级整流管ZCS的验证58鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132三、总结：59鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0132关于鼎阳硬件智库鼎阳硬件设计与测试智库（简称鼎阳硬件智库）由深圳市鼎阳科技有限公司领衔创办，是中国第一家“智力众筹”模式的硬件智库。鼎阳硬件智库顺时顺势，倡导“连接-分享-协作-创造”的理念，高举志愿者服务的大旗，相信互联网是“爱”的大本营，相信人们都有发自内心分享的愿望。鼎阳硬件智库选择硬件领域最普遍的七类问题：电源，时钟，DDR，低速总线，高速总线，EMC，测试测量进行聚焦。寻找“最针尖”的问题进行研讨，针对“最针尖”的问题组织专家答疑，将硬件大师积累的宝贵知识和经验变成公众财富，惠及更多硬件人。鼎阳硬件智库的运作载体包括“线上”的微信公众号分享，微信群，网站