通用电源模块的测试方法及性能指标

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电源模块的测试

合适的电源选定后，仍然非常重要的是应用于实际单元电路中的电气性能，使用前产品要经   过严格测试合格才能使用，下面简单介绍模块电源的一般测试方法。

1. 1. 电源模块的测试电路与方法

电源模块采用标准的开尔文测试法，如图 2-1 所示，测试条件：室温 Ta =25℃ 湿度<75%。

图 2-1 开尔文测试法

注意：

1. 连线：线损越小越好，以直径为 1mm 多股铜线最佳，以免造成过大压降。当负载电流较大时，应缩短输出引脚与各负载间的距离，增加连接导线截面积来减小过大的压降。
2. 在测量时建议采用单通道探头直接测量法测量输出，避免输入输出共地和外界干扰产生的测量误差。（具体参见 “纹波和噪声”）
3. 测试时确保前级的供电电源限流点设置合理，同时为保证有准确的电压和纹波，输出容性负载不能大于技术手册规定值。
4. 具体技术参数请参考产品对应的技术手册。

电源模块的基本性能测试

连接好电源模块就可以进行性能的测试和判定，确认性能参数是否达标。

输出电压精度

标称输入电压、满载输出条件下，输出设定电压为Voutnom
标称输入电压下测试输出电压Vout

例如模块 WRB1212S-1WR2，输出设定电压为Voutnom = 12V ，额定负载为 144Ω，实测输出电

压Vout = 12.039V ，

12.000

 

​​​​​​​​​​​​​​线性电压调节率

宽电压输入稳压输出系列：

标称电压输入、额定负载下，测得输出电压记为Voutnom	线性调节率= Vmdev -Voutnom ´100% Voutnom
输入电压上限、额定负载下，测得输出电压记为Vouth
输入电压下限、额定负载下，测得输出电压记为Voutl
Vmdev 取Vouth 、Voutl 中偏离Voutn 最大值计算

 

 

​​​​​​​负载调节率

宽电压输入稳压输出系列：

 

标称电压输入、10%负载下，测得输出电压记为Vb1
标称电压输入、100%负载下，测得输出电压记为Vb2
标称电压输入、50%负载下，输出电压标称值记为Vb0
Vb 取Vb1 、Vb2 中偏离Vb0 最大值

​​​​​​​交叉调整率

双路或是多路输出的模块，一般是从主路输出端取样电压形成闭环控制回路，主路负载电流   变化对其输出电压的影响不大。辅路电压是通过变压器耦合得到的，主路、辅路负载电流变化都   会导致辅路输出电压的变化相差比较大。因此对于双路及多路输出的模块，每路输出的负载一定   要平衡应用（负载平衡度最好不超过 5%），否则会导致输出电压和负载调节率超出精度范围。

主路带载 50%的输出电压记为V1 (50%) ，其他一路带载 50%的   输出电压记为V2 (50%)
主路带载 100%，其他一路带载 10%的输出电压记为V2 (10%)
主路带载 10%，其他一路带载 100%的输出电压记为V2 (100%)

 

 

​​​​​​​效率

 

​​​​​​​

 

 

​​​​​​​纹波和噪声

纹波和噪声是叠加在直流输出上的周期性和随机性交流成分，它也影响着输出精度，一般对   纹波和噪声采用峰-峰值计量(mVP-P)。

第一步，先将示波器带宽设置为 20MHz，可以有效防止高频噪声；

第二步，采用平行线测试法、双绞线或靠测法。

 

 2-2 平行线测试法

 

注意 ：

 

C1：高频陶瓷电容，一般容值为 1uF；

C2：宽电压输入系列（如 VR、WR、PW、UR 系列）C2 容值为 10uF（电解电容）， 耐压值高于模块输出电压 2 倍以上即可；

两平行线铜箔带之间的距离为 2.5mm，两平行铜箔带的电压降之和应小于输出电压值的 2%。

 

 

图 2-3 双绞线测试法

 

另一只测试方法如图 2-3 所示双绞线测试法，采用 30cm 长、#20AWG 线规组成的双绞线与被测开关电源的 Vo 及 0V 连接，在 Vo 与 0V 之间接上阻性负载（假负载）。在双绞线末端接一个 10μF 电解电容，在测量点连接时，一端接在 Vo 上，另一端接到地平面端。

图 2-4 示波器靠测法

 

由于示波器的地线夹会吸收各种高频噪声干扰测量结果，为了屏蔽干扰可采用靠测法测试，   如图 2-4 所示。在测试双路或多路输出模块的输出纹波噪声时， 测试方法与单路输出一样，示波器探头接在每路的输出端测试。实际测试的纹波和噪声会因电路和外接元件的不同而有所差异，   图 2-5 为实际测试的纹波噪声波形。

 

图 2-5 纹波噪声测试波形

​​​​​​​动态负载

当负载出现突变时，所有的电源都有一个相应的响应时间。在突变响应期间内，电源的输出   电压会出现瞬间的过冲，然后回到正常输出状态。动态响应是通过对过欠冲幅度的大小、响应时   间的长短来测量的，是电源性能的一个重要指标。

具体测量的方法是用电子负载来模拟负载电流的突变，通常负载设置为输出额定电流的

25%-50%-25%和 50%-75%-50%，电流跳变的上升和下降斜率选：0.08-0.1A/us，用示波器测量其

输出电压的最大偏差和响应时间，动态负载测试波形如图 2-6 所示。

 

图 2-6 动态负载测试波形

​​​​​​​启动时间

启动时间为输入开启后输出相对于输入达到目标电压值时响应延迟的时间。一般在额定满负   载下测得，外接滤波器（包括输入输出电容）均会大大延迟启动的时间，实际设计要与纹波噪声   要求权衡考虑。具体的产品及应用疑问请咨询技术人员。图 2-7 为启动时间测试波形。

图 2-7 启动时间测试波形

 

​​​​​​​隔离及绝缘特性

图 2-8 耐压测试方法

 

耐压测试方法：按照耐压的测试标准，将耐压值从 0 开始慢慢往上调，耐压值调至设定的最高耐压并在最高耐压值维持一分钟时间。

绝缘强度：在输入输出间加隔离电压（直流或交流的峰值）测试 1 分钟。

绝缘电阻：在输入输出间加 500VDC，测的输入输出间绝缘电阻大于 1GOhm。

在产品技术手册中的隔离电压仅在一分钟的快速测试内有效，如果需要更长的耐压时间或在   长期的高耐压的状态下工作，额定工作电压就必须参考相关标准。根据 IEC950 的标准，隔离电压与额定工作电压之间的转换关系可以通过以下的曲线图 2-9 所示（纵坐标：隔离测试电压；横坐标：额定工作电压），IEC950 标准的典型击穿电压等级参考表 2-1 所示。

 

图 2-9 隔离测试电压与额定工作电压的关系

 

隔离测试电压 (Vrms)	额定工作电压 (Vrms)
1000	130
1500	230
3000	1100
6000	3050

表 2-1 IEC950 标准典型击穿电压等级参考表

​​​​​​​电源模块外壳温升测试

 

测试外壳温升可以用热成像仪或是热电偶测试，由于发射率对红外热成像仪测量的结果有影   响，从而会导致测量结果存在一定的偏差，一般推荐用热电偶测试。

如环境温度Ta = 25℃，实际用热电偶测的电源模块的外壳温度Tc = 50℃，那么模块的温升是

DT = Tc - Ta = 50 - 25 = 25℃ 。其中 Tc 表示壳温，Ta 表示环境温度，△T 表示温升。

注意事项：不同模块由于功率、外壳材质、内部设计等的不同，外壳温度会有很大的差异。   相同环境条件下，金属外壳比塑料外壳散热好，内部元件的结温更低，可靠性更好。对于密闭的

 

使用环境，因无自然通风，建议将电源模块与温度敏感元器件尽量远离或是隔离为两个空间放置。

​​​​​​​输入反射纹波电流测试

 

输入反射纹波电流主要是指经模块的滤波器未滤除完全的纹波电流反射到 DC 电源输入端的交流分量。输入反射纹波电流测量需要在前端接入电感和电容元件来匹配源阻抗，如图 2-10 所示。

电感电容推荐值：Lin(4.7μH) ，Cin(220μF, ESR < 1.0Ω at 100 KHz)

图 2-10 输入反射纹波电流测试图