开关电源检测之常规功能测试

　 开关电源的检测 之 常规功能测试

　一、输出电压调整：

　 当制造开关电源时，第一个测试步骤为将输出电压调整至规格范围内。此步骤完成后才能确保后续的规格能够符合。

　通常，当调整输出电压时，将输入交流电压设定为正常值(115Vac或230Vac)，并且将输出电流设定为正常值或满载电流，然後以数字电压表测量电源供应器的输出电压值并调整其电位器(VR)直到电压读值位於要求之范围内。

　二、电源调整率：

　 电源调整率的定义为电源供应器於输入电压变化时提供其稳定输出电压的能力。此项测试系用来验证电源供应器在最恶劣之电源电压环境下，如夏天之中午(因气温高，用电需求量最大)其电源电压最低；又如冬天之晚上(因气温低，用电需求量最小)其电源电压最高。在前述之两个极端下验证电源供应器之输出电源之稳定度是否合乎需求之规格。

　 为精确测量电源调整率，需要下列之设备：

　 ·能提供可变电压能力的电源，至少能提供待测电源供应器的最低到最高之输入电压范围，（KIKUSUI PCR系列电源能提供0--300VAC 5-1000Hz 的稳定交流电源，0---400V DC的直流电源）。

　 ·一个均方根值交流电压表来测量输入电源电压，众多的数字功率计能精确计量V A W PF。

　 ·一个精密直流电压表，具备至少高於待测物调整率十倍以上，一般应用5位以上高精度数字表。

　 ·连接至待测物输出的可变电子负载。

　 *测试步骤如下：於待测电源供应器以正常输入电压及负载状况下热机稳定後，分别於低输入电压(Min)，正常输入电压(Normal)，及高输入电压(Max)下测量并记录其输出电压值。

　 电源调整率通常以一正常之固定负载(Nominal Load)下，由输入电压变化所造成其输出电压偏差率(deviation)的百分比，如下列公式所示：

　 V0(max)-V0(min) / V0(normal)

　 电源调整率亦可用下列方式表示之：於输入电压变化下，其输出电压之偏差量须於规定之上下限范围内，即输出电压之上下限绝对值以内。

　三、负载调整率：

　 负载调整率的定义为开关电源於输出负载电流变化时，提供其稳定输出电压的能力。此项测试系用来验证电源在最恶劣之负载环境下，如个人电脑内装置最少之外设卡且硬盘均不动作(因负载最少，用电需求量最小)其负载电流最低和个人电脑内装置最多之外设卡且硬盘在动作(因负载最多，用电需求量最大)其负载电流最高的两个极端下验证电源供应器之输出电源之稳定度是否合乎需求之规格。

　 *所需的设备和连接与电源调整率相似，唯一不同的是需要精密的电流表与待测电源供应器的输出串联。示：

　 测试步骤如下：於待测电源供应器以正常输入电压及负载状况下热机稳定後，测量正常负载下之输出电压值，再分别於轻载(Min)、重载(Max)负载下，测量并记录其输出电压值(分别为Vmax与Vmin)，负载调整率通常以正常之固定输入电压下，由负载电流变化所造成其输出电压偏差率的百分比，如下列公式所示：

　 V0(max)-V0(min) / V0(normal)

　 负载调整率亦可用下列方式表示：於输出负载电流变化下，其输出电压之偏差量须於规定之上下限电压范围内，即输出电压之上下限绝对值以内。

　四、综合调整率：

　 综合调整率的定义为电源供应器於输入电压与输出负载电流变化时，提供其稳定输出电压的能力。这是电源调整率与负载调整率的综合，此项测试系为上述电源调整率与负载调整率的综合，可提供对电源供应器於改变输入电压与负载状况下更正确的性能验证。

　综合调整率用下列方式表示：於输入电压与输出负载电流变化下，其输出电压之偏差量须於规定之上下限电压范围内(即输出电压之上下限绝对值以内)或某一百分比界限内。

　五、输出杂讯(PARD)：

　 输出杂讯(PARD)系指於输入电压与输出负载电流均不变的情况下，其平均直流输出电压上的周期性与随机性偏差量的电压值。输出杂讯是表示在经过稳压及滤波後的直流输出电压上所有不需要的交流和噪声部份(包含低频之50/60Hz电源倍频信号、高於20 KHz之高频切换信号及其谐波，再与其他之随机性信号所组成))，通常以mVp-p峰对峰值电压为单位来表示。

　一般的开关电源的规格均以输出直流输出电压的1%以内为输出杂讯之规格，其频宽为20Hz到20MHz(或其他更高之频宽如100MHz等)。

　开关电源实际工作时最恶劣的状况(如输出负载电流最大、输入电源电压最低等)，若电源供应器在恶劣环境状况下，其输出直流电压加上杂讯後之输出瞬时电压，仍能够维持稳定的输出电压不超过输出高低电压界限情形，否则将可能会导致电源电压超过或低於逻辑电路(如TTL电路)之承受电源电压而误动作，进一步造成死机现象。

　 例如：5V输出，其输出杂讯要求为50mV以内(此时包含电源调整率、负载调整率、动态负载等其他所有变动，其输出瞬时电压应介於4.75V至5.25V之间，才不致引起TTL逻辑电路之误动作)。在测量输出杂讯时，电子负载的PARD必须比待测之电源供应器的PARD值为低，才不会影响输出杂讯之测量。同时测量电路必须有良好的隔离处理及阻抗匹配，为避免导线上产生不必要的干扰、振铃和驻波，一般都采用双同轴电缆并以50Ω於其端点上，并使用差动式量测方法(可避免地回路之杂讯电流)，来获得正确的测量结果，日本计测KEISOKU GEIKEN 的PARD 测试仪具备此种功能。

　六、输入功率与效率：

　 电源供应器的输入功率之定义为以下之公式：

　 True Power = Pav (watt) = V1 Ai dt = Vrms x Arms x Power Factor

　 即为对一周期内其输入电压与电流乘积之积分值，需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.，其中P.F.为功率因素(Power Factor)，通常电源供应器的功率因素在0.6～0.7左右，而大功率之电源供应器具备功率因素校正器者，其功率因素通常大於0.95，当输入电流波形与电压波形完全相同时，功率因素为1，并依其不相同之程度，其功率因素为1～0之间。

　七、电源供应器的效率之定义为：

　 ΣVout x lout / True Power (watts)

　 即为输出直流功率之总和与输入功率之比值。通常个人电脑用电源供应器之效率为65%～80%左右。效率提供对电源供应器正确工作的验证，若效率超过规定范围，即表示设计或零件材料上有问题，效率太低时会导致散热增加而影响其使用寿命。

　由於近年来对於环保及能源消耗愈来愈重视，如电脑能源之星「Energy Star」对开关电源之要求：於交流输入功率为30Wrms时，其效率需为60%以上(即此时直流输出功率必须高於18W)；又对於ATX架构开关电源於直流失能(DC Disable)状态其输入功率应不大於5W。因此交流功率测试仪表需要既精确又范围宽广，才能合乎此项测试之需求。

　八、动态负载或暂态负载

　 一个定电压输出的电源，於设计中具备反馈控制回路，能够将其输出电压连续不断地维持稳定的输出电压。由於实际上反馈控制回路有一定的频宽，因此限制了电源供应器对负载电流变化时的反应。若控制回路输入与输出之相移於增益(Unity Gain)为1时，超过180度，则电源供应器之输出便会呈现不稳定、失控或振荡之现象。实际上，电源供应器工作时的负载电流也是动态变化的，而不是始终维持不变(例如硬盘、软驱、CPU或RAM动作等)，因此动态负载测试对电源供应器而言是极为重要的。可编程序电子负载可用来模拟电源供应器实际工作时最恶劣的负载情况，如负载电流迅速上升、下降之斜率、周期等，若电源供应器在恶劣负载状况下，仍能够维持稳定的输出电压不产生过高激(Overshoot)或过低(Undershoot)情形，否则会导致电源之输出电压超过负载元件(如TTL电路其输出瞬时电压应介於4.75V至5.25V之间，才不致引起TTL逻辑电路之误动作)之承受电源电压而误动作，进一步造成死机现象。

　九、电源良好/失效时间(Power Good、Power Fail或Pok)

　 电源良好信号，简称PGS(Power Good Signal或Pok High)，是电源送往电脑系统的信号，当其输出电压稳定後，通知电脑系统，以便做开机程序之 C 而电源失效信号(Power Fail或Pok Low)是电源供应器表示其输出电压尚未达到或下降超过於一正常工作之情况。

　以上通常由一「PGS」或「Pok」信号之逻辑改变来表示，逻辑为「1或High」时，表示为电源良好(Power Good)，而逻辑为「0或Low」时，表示为电源失效(Power Fail)，电源的电源良好(Power Good)时间为从其输出电压稳定时起到PGS信号由0变为1的时间，一般值为100ms到2000ms之间。

　电源的电源失效(Power Fail)时间为从PGS信号由由1变为0的时间起到其输出电压低於稳压范围的时间，一般值为1ms以上。日本计测KEISOKU GEIKEN 的电子负载可直接测量电源良好与电源失效时间，并可设定上下限，做为是否合格的判别。

　十、启动时间(Set-Up Time)与保持时间(Hold-Up Time)

　 启动时间为电源供应器从输入接上电源起到其输出电压上升到稳压范围内为止的时间，以一输出为5V的电源供应器为例，启动时间为从电源开机起到输出电压达到4.75V为止的时间。

　 保持时间为电源供应器从输入切断电源起到其输出电压下降到稳压范围外为止的时间，以一输出为5V的电源供应器为例，保持时间为从关机起到输出电压低於4.75V为止的时间，一般值为17ms或20ms以上，以避免电力公司供电中於少了半周或一周之状况下而受影响。

　十一、其他

　 ·Power Up delay：+5/3.3V 的上升时间(由10%上升到90%电压之时间)

　 ·Remote ON/OFF Control：遥控「开」或「关」之控制

　 ·Fan Speed Control/Monitor：散热风扇之转速「控制」及「监视」

　十二、保护功能测试

　 过电压保护(OVP)测试

　 当电源供应器的输出电压超过其最大的限定电压时，会将其输出关闭(Shutdown)以避免损坏负载之电路元件，称为过电压保护。过电压保护测试系用来验证电源供应器当出现上述异常状况时(当电源供应器内部之回授控制电路或零件损坏时，有可能产生异常之输出高电压)，能否正确地反应。

　过电压保护功能对於一些对电压敏感的负载特别重要，如CPU、记忆体、逻辑电路等，因为这些贵重元件若因工作电压太高，超过其额定值时，会导致永久性的损坏，因而损失惨重。电源供应器於过电压情形发生时，其输出电压波形如图7所示。

　 短路保护测试

　当电源供应器的输出短路时，则电源供应器应该限制其输出电流或关闭其输出，以避免损坏。短路保护测试是验证当输出短路时(可能是配线连接错误，或使用电源之元件或零组件故障短路所致)，电源供应器能否正确地反应。

　 过电流保护OCP测试

　 当电源供应器的输出电流超过额定时，则电源供应器应该限制其输出电流或关闭其输出，以避免负载电流过大而损坏。又若电源供应器之内部零件损坏而造成较正常大的负载电流时，则电源供应器也应该关闭或限制其输出，以避免损坏或发生危险。过电流保护测试是验证当上述任一种状况发生时，电源供应器能否正确地反应。

　 过功率保护OPP测试

　 当电源的输出功率(可为单一输出或多组输出)超过额定时，则电源应该限制其输出功率或关闭其输出，以避免负载功率过大而损坏或发生危险。又若电源内部零件损坏而造成较正常大的负载功率时，则电源也应该关闭或限制其输出，以避免损坏。

　过功率保护测试是验证当上述任一种状况发生时，电源能否正确地反应。

　本项测试通常包含两组或数组输出功率之功率限制保护，因此较上述单一输出之保护测试(OVP、OCP、Short等)稍具变化.

　电源标准

　标准号标准名称发布日期采用关系代替标准?

　YD/T?501-91微波无人值守电源1991-09-20

　技术要求

　YD/T?502-91通信专用柴油发电1991-09-20

　机组技术要求

　YD/T?512-92电报电源设备技术1992-01-19

　条件?

　YD/T?585-92通信用配电设备1992-07-15

　YD/T?637-93通信用直流-直流?1993-08-17

　交换?设备

　YD/T?680-94通信用逆变设备1994-05-18

　质量分等标准

　YD/T?681-94通信用直流━直流1994-05-18

　变换设备质量分等

　标准?

　YD/T?682-94通信用半导体整流1994-05-18

　设备质量分等标准

　YD/T?683-94通信用配电设备质1994-05-18

　量分等标准

　YD/T?693-93程控交换机基础1994-03-26

　电源技术要求

　YD/T?731-94通信用高频开关1994-09-28

　整流器

　YD/T?732-94通信用直流-直流?1994-09-28

　变换器检验方法

　YD/T?733-94通信用直流-直流?1994-09-28

　模块电源

　YD/T?777-1996?通信用逆变设备1996-01-23REF,GB?7260-87

　?和JB/T?7064-93

　YD/T?799-1996?通信用阀控式密1996-01-22REF.JIS?C8707-

　封铅酸蓄电池技1992,GB13337.1

　术要求和检测方法?和IEC等

　YD/T?856-1996?移动通信手持机?1996-06-05?REF.IEC?285,GB?

　电源技术要求和11013-89和GB/T?

　试验方法15100(1994)?

　YDJ?1-89邮电通信电源设备1989-00-00YDJ?1-

　?安装设计规范?79

　YDJ?31-83?通信电源设备安装1983-00-00

　?工程施工及验收技

　?术规范

　YD?5040-97通信电源设备安装1997-06-25

　?设计规范

　YD/T?939-1997传输设备用直流1997-12-18

　?电源分配列柜

　YD/T?638.3-93通信电源设备型1993-08-17

　?号命名方法

　测判三极管的口诀

　三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。”下面让我们逐句进行解释吧。

　　一、 三颠倒，找基极

　　大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和等效电路。

　　测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×100或R×1k挡位。图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。由图可见，红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。

　　假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。

　　二、 PN结，定管型

　　找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型(图1)。将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。

　　三、 顺箭头，偏转大

　　找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。

　　(1) 对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路如图3所示。根据这个原理，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”)，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。

　　(2) 对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔→e极→b极→c极→红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极c(参看图1、图3可知)。

　　四、 测不出，动嘴巴

　　若在“顺箭头，偏转大”的测量过程中，若由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难以区分时，就要“动嘴巴”了。具体方法是：在“顺箭头，偏转大”的两次测量中，用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部，用嘴巴含住(或用舌头抵住)基电极b，仍用“顺箭头，偏转大”的判别方法即可区分开集电极c与发射极e。其中人体起到直流偏置电阻的作用，目的是使效果更加明显。