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電源測試全攻略(三):白盒測試

作者: 時(shí)間:2014-03-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 輔助測試

本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/234231.htm

測試說明:

中輔助有重要意義,電源模塊的正常工作靠輔助電源來保障,輔助電源工作要比主電路要求更可靠,因?yàn)榧词乖谳斎腚妷撼薜臈l件下,輔助電源還要正常工作,以實(shí)現(xiàn)正常的保護(hù)邏輯,而且功率器件的驅(qū)動(dòng),控制芯片的工作都要靠輔助電源來保障,因此,對輔助電源的要求是:無論在動(dòng)態(tài)的情況下還是在靜態(tài)的情況下,必須穩(wěn)定可靠,輸出電壓穩(wěn)定,以滿足控制和通訊電路的要求。測試工作中要充分關(guān)注輔助電源。

測試方法:

輔助電源要關(guān)注以下幾個(gè)問題:

A、啟動(dòng)電阻設(shè)計(jì)是否合理,限流電阻(輔助電源的輸入與高壓直流母線排串聯(lián)的電阻)設(shè)計(jì)是否合理;

B、靜態(tài)的情況下,輔助電源的電壓是否在全電壓、負(fù)載內(nèi);

C、大動(dòng)態(tài)的情況下,輔助電源是否正常;

D、啟動(dòng)過程中輸出電壓是否出現(xiàn)過沖,384X Isence端及驅(qū)動(dòng)波形是否異常;

E、輸出電壓波形監(jiān)測;

F、開關(guān)管的電應(yīng)力測試;

G、輔助電源的溫度應(yīng)力測試;

H、芯片的工作主要參數(shù),如工作電壓、功耗等。

針對這些問題,需要測試相應(yīng)項(xiàng)目:

A、啟動(dòng)電阻和限流電阻測試

啟動(dòng)電阻的功率降額必須滿足設(shè)計(jì)要求,計(jì)算功率的公式為:

P=(Bmax-V1)/R,其中Vmax為輔助電源在各種情況下最大的輸入電壓,V1為輔助電源控制芯片(UC384X)正常工作電壓,計(jì)算出來的功率不能超過選用的啟動(dòng)電阻的功率,同時(shí)啟動(dòng)電阻的溫升必須滿足降額要求。在最高的環(huán)境溫度、輔助電源最高的輸入電壓Vmax下,正常工作時(shí),啟動(dòng)電阻的最高溫度(溫度穩(wěn)定以后)不超過120oC(15oC的降額,135oC-15oC=120oC),如果在常溫下測試,測試溫升需要轉(zhuǎn)換到最高工作環(huán)境溫度。

限流電阻的功率也要滿足降額的要求,用示波器測試正常情況下,滿載開機(jī),滿載關(guān)機(jī)情況下電阻兩端的電壓波形,通過電壓波形,測試出電阻兩端的電源有效值,根據(jù)有效值計(jì)算電阻的功率,要求功率在開機(jī)和關(guān)機(jī)以及正常情況下要滿足降額要求。

B、靜態(tài)的情況下,輸出電壓范圍測試

測試模塊輸入電壓分別為Vinmin,Vinnom,Vinmax和輸出Iomin,Ionom、Iomax,輸出限流點(diǎn),輸出深度限流狀態(tài)下的輔助電源每一路輸出電壓,要求每一路輸出電壓在每一種情況下都保持穩(wěn)定,而且能夠滿足控制回路和通訊回路的可靠工作要求(注意:Vinmin為輔助電源剛剛開始工作的電壓,Vinmax為模塊輸入過壓保護(hù)后的電壓,過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)以后,模塊都能正常工作)。

C、動(dòng)態(tài)的情況下,輔助電源輸出電壓范圍:

用AC SOURCE調(diào)節(jié)模塊的輸入電壓和輸出負(fù)載同時(shí)跳變(輸入電壓在最高電壓和最低輸入電壓之間跳變,跳變時(shí)間為50ms,輸出從空載到滿載跳變,跳變時(shí)間為5ms,tr和tf設(shè)置為20us對應(yīng)1A),在這種情況下,測試輔助電源各路輸出電壓,要求每一路輸出電壓都能保持穩(wěn)定,而且能夠滿足控制回路和通訊回路的可靠工作要求。

D、關(guān)鍵點(diǎn)波形測試:

分別在輸入過壓點(diǎn)-5V、欠壓點(diǎn)+5V啟動(dòng)時(shí)測試輸出電壓波形,3844 Isence端及開關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形,監(jiān)測是否出現(xiàn)輸出電壓過沖、開關(guān)管過流及開關(guān)管驅(qū)動(dòng)端波形異常等情況。同時(shí)在各種動(dòng)態(tài)的情況下(包括輸入動(dòng)態(tài),輸出動(dòng)態(tài)的情況下),各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的波形測試。

E、輸出電壓紋波測試:

輸出額定線形負(fù)載情況下,用測試電壓紋波的方法測試輸出電壓波形,其紋波P-P值應(yīng)小于5%輸出電壓。

判斷標(biāo)準(zhǔn):

以上測試項(xiàng)目作為檢測輔助電源性能的測試。啟動(dòng)電阻溫升正常,未出現(xiàn)開關(guān)管電流及驅(qū)動(dòng)波形異常,在工作范圍內(nèi)輔助電源電壓正常,在異常電壓輸入范圍輔助電源正常(在電源能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)的范圍內(nèi)正常),合格;否則不合格。

2 驅(qū)動(dòng)電路的測試

測試說明:

功率器件的驅(qū)動(dòng)技術(shù)是電源可靠性的重要保障,好的驅(qū)動(dòng)方式能夠?qū)崿F(xiàn)有效的開通和關(guān)斷,高效率,低的EMI干擾,快速實(shí)現(xiàn)功率器件的保護(hù)等功能,測試中應(yīng)對功率管驅(qū)動(dòng)進(jìn)行測試,為了防止由于探頭引起的影響,測試中用應(yīng)采用差分隔離探頭(或采用一般的探頭,同時(shí)示波器的電源用隔離變壓器隔離),并注意以下問題:

A、驅(qū)動(dòng)電路分析;

B、驅(qū)動(dòng)電壓;

C、驅(qū)動(dòng)波形;

D、瞬態(tài)情況下驅(qū)動(dòng)波形;

F、驅(qū)動(dòng)芯片的電壓,如起機(jī)過程中的芯片供電電壓等。

測試方法:

(1)驅(qū)動(dòng)電路分析

審核驅(qū)動(dòng)電路方式,無論變壓器隔離驅(qū)動(dòng)和集成IC驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)電阻應(yīng)滿足推薦要求,如果采用加速電容或快速關(guān)斷方式時(shí)應(yīng)評估其作用,負(fù)壓關(guān)斷時(shí)應(yīng)確認(rèn)其影響,一般情況下GS應(yīng)有穩(wěn)壓管,分析驅(qū)動(dòng)電路,確認(rèn)電路設(shè)計(jì)合理性。

(2)驅(qū)動(dòng)電壓

目前,公司的大部分的開關(guān)管都是使用MOSFET或IGBT,MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)都是使用電壓方式,高的驅(qū)動(dòng)電壓會擊穿柵極,測試在空載、半載、滿載、限流狀態(tài)、空載滿載跳變、空載到限流跳變、空載到深度限流跳變(所有的負(fù)載跳變條件為:跳變時(shí)間5ms,tr和tf為1A對應(yīng)20us),空載到短路及輸入電壓為最低、額定、最高,從最高電壓到最低電壓跳變(跳變時(shí)間為50ms)條件下的驅(qū)動(dòng)波形,要保證驅(qū)動(dòng)電壓低于規(guī)定電壓,一般峰值應(yīng)小于20V,同時(shí)注意驅(qū)動(dòng)電壓要滿足飽和驅(qū)動(dòng)。

(3)驅(qū)動(dòng)波形

測試在空載、輕載、半載、滿載、限流狀態(tài)、空載滿載跳變、空載到限流跳變、空載到深度限流跳變(所有的負(fù)載跳變條件為:跳變時(shí)間5ms,tr和tf為1A對應(yīng)20us),空載到短路及輸入電壓為最低、額定、最高,從最高電壓到最低電壓跳變(跳變時(shí)間為50ms)條件下的驅(qū)動(dòng)波形,波形的上升和下降沿應(yīng)平滑,且滿足效率和EMI要求(上升時(shí)間較快,管子的開通損壞小,但是電壓尖鋒較高,EMI會較大),開通中不應(yīng)有下跌,關(guān)斷后不會出現(xiàn)尖沖,死區(qū)時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求。

對比PWM芯片輸出波形和驅(qū)動(dòng)波形,確認(rèn)驅(qū)動(dòng)波形和PWM輸出波形一致。

(4)驅(qū)動(dòng)回路

功率器件(MOSFET和IGBT)驅(qū)動(dòng)電源要求低的阻抗特性,驅(qū)動(dòng)回路面積盡可能小,驅(qū)動(dòng)線盡量短,且驅(qū)動(dòng)回路必須與功率回路分開。

(5)瞬態(tài)狀態(tài)下的波形

在瞬態(tài)條件下,如開關(guān)機(jī)、輸出突加負(fù)載、突減負(fù)載,由限流態(tài)到穩(wěn)壓態(tài)的轉(zhuǎn)換,從穩(wěn)壓到限流態(tài)的轉(zhuǎn)換,輸出短路,短路開機(jī),輸出短路放開的情況下驅(qū)動(dòng)正常。由保護(hù)到恢復(fù)的過程中,驅(qū)動(dòng)正常,波形的上升和下降沿應(yīng)平滑,開通中不應(yīng)由下跌,關(guān)斷后不會出現(xiàn)尖沖,死區(qū)時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求,驅(qū)動(dòng)波形不應(yīng)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。

判定標(biāo)準(zhǔn):

符合測試說明,合格;否則不合格。

(6)主控制芯片供電電壓的測試

用示波器測試主要的控制芯片的供電電壓,捕捉模塊上電過程、關(guān)機(jī)的過程以及正常工作情況下芯片供電電壓的波形,芯片供電電壓必須滿足芯片資料的要求,同時(shí)最好工作在芯片資料推薦的工作電壓下,任何情況都不能出現(xiàn)超過芯片工作電壓范圍的電壓芯片供電。

3 功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)力測試

測試說明:

功率半導(dǎo)體器件主要包括:DCDC的主功率管、輸出整流二極管、PFC的主功率管、PFC的整流二極管、PFC的夸接二極管等。這些功率半導(dǎo)體器件的正確使用是電源可靠性的重要保證,為保證功率器件的合理使用,需要考慮合理的電流、電壓降額和結(jié)溫降額,故測試應(yīng)在以下幾個(gè)方面注意:

A、滿足電壓降額要求;

B、滿足電流降額要求;

C、滿足溫度降額要求

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