電源模塊DC-DC隔離型測(cè)試方法

本篇介紹如何測(cè)試電源模塊的重點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)和測(cè)試方法。電源模塊選定后，接下來就是非常重要的環(huán)節(jié)，測(cè)試產(chǎn)品性能和參數(shù)。一個(gè)產(chǎn)品的品質(zhì)好壞取決于各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)的平衡。

　　一、電源模塊的測(cè)試與方法

　　測(cè)試階段一般分2個(gè)部分：

　　1、模擬實(shí)際電路工作參數(shù)測(cè)試并得出結(jié)論是否滿足需求；

　　2、將電源模塊安裝到實(shí)際工作電路中進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試；使用前務(wù)必要經(jīng)過這些階段測(cè)試，需嚴(yán)格測(cè)試各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)合格后才能繼續(xù)使用，否則將會(huì)給產(chǎn)品帶來隱患，造成不可估量的損失。

　　01、采用標(biāo)準(zhǔn)的開爾文測(cè)試方法

　　如下圖2-1所示，測(cè)試條件：室溫 Ta =25℃ 濕度<75%。

　　測(cè)試儀器-參考：輸入電壓范圍足夠大的直流可調(diào)穩(wěn)壓電源， 電流表 A（精度在 0.001A），電壓表 V（精度在 0.001V），負(fù)載阻值計(jì)算；

　　設(shè)：模塊的最大輸出功率是6W，輸出電壓5V，需要計(jì)算出R(負(fù)載)阻值；

　　例1：測(cè)試模塊的最大功率

　　*以上是模塊的最大持續(xù)輸出功率，不得超過標(biāo)稱最大值，否則會(huì)造成模塊永久性損壞！

　　例2：10%輕負(fù)載測(cè)試

　　備注：為保證測(cè)試的準(zhǔn)確性請(qǐng)務(wù)必遵守以下4點(diǎn)注意事項(xiàng)：

　　? 連接饋線：應(yīng)選擇線損-越小越好，以直徑為 1mm 多股銅線最佳，以免造成過大壓降。當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，應(yīng)縮短輸出引腳與各負(fù)載間的距離，增加連接導(dǎo)線截面積來減小過大的壓降。

　　? 在測(cè)量時(shí)建議采用單通道探頭直接測(cè)量法測(cè)量輸出，避免輸入輸出共地和外界干擾產(chǎn)生的測(cè)量誤差。

　　? 測(cè)試時(shí)確保前級(jí)的供電電源限流點(diǎn)設(shè)置合理，在負(fù)載 10%-100%之間，為保證有準(zhǔn)確的電壓和紋波，輸出容性負(fù)載不能大于技術(shù)手冊(cè)規(guī)定值。

　　? 具體技術(shù)參數(shù)請(qǐng)參考產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的技術(shù)手冊(cè)。

　　02、電壓模塊的基本參數(shù)測(cè)試

　　連接好電源模塊就可以進(jìn)行模塊的性能的測(cè)試和判定，確認(rèn)模塊的性能參數(shù)是否符合要求。

　　03、測(cè)試模塊輸出電壓精度

　　以模塊DM21-5W1205V為例，模塊輸出設(shè)定電壓為Voutnom = 5V ，額定負(fù)載為 4.166Ω，實(shí)測(cè)輸出電壓Vout = 5.028V ，輸出電壓精度 =0.56%

　　04、線性電壓調(diào)整率

　　以模塊DM21-5W1205V為例，額定負(fù)載為1000mA，Vouth = 5.028V，Voutnl = 5.0V，Voutnom = 5.01V，線性電壓調(diào)整率 =-0.556%

　　05、負(fù)載調(diào)整率-寬電壓輸入穩(wěn)壓輸出系列

　　以模塊DM21-5W1205V為例，額定負(fù)載為1000mA，Vb2 = 5.01V ，負(fù)載調(diào)整率 =0.339%

　　06、轉(zhuǎn)換效率

　　以模塊DM21-5W1205V為例，實(shí)測(cè)參數(shù)：Vin = 12V,Iin = 560mA，Vout = 5V，Io = 1000mA，效率h =74.4% 。

　　07、波紋噪聲

　　紋波和噪聲是疊加在直流輸出上的周期性和隨機(jī)性交流成分，它也影響著輸出精度，一般對(duì)

　　紋波和噪聲采用峰-峰值計(jì)量(mVP-P)。

　　第一步，先將示波器帶寬設(shè)置為 20MHz，可以有效防止高頻噪聲；

　　第二步，采用平行線測(cè)試法、雙絞線或靠測(cè)法。

　　*平行線測(cè)試法

　　備注 ：

　　C1：高頻陶瓷電容，一般容值為 1uF；

　　C2：寬電壓輸入DM41-系列C2 容值為 10uF（電解電容）， 耐壓值高于模塊輸出電壓2 倍以上即可；

　　兩平行線銅箔帶之間的距離為 2.5mm，兩平行銅箔帶的電壓降之和應(yīng)小于輸出電壓值的 2%。

　　*雙絞線測(cè)試法

　　備注：雙絞線測(cè)試法，采用 30cm 長、#20AWG 線規(guī)組成的雙絞線與被測(cè)開關(guān)電源的 Vo+及Vo-連接，在 Vo+與Vo-之間接上阻性負(fù)載（假負(fù)載）。在雙絞線末端接一個(gè)10μF 解 電容，在測(cè)量點(diǎn)連接時(shí)，一端接在Vo上，另一端接到地平面端。

　　*示波器靠測(cè)法

　　由于示波器的地線夾會(huì)吸收各種高頻噪聲干擾測(cè)量結(jié)果，為了屏蔽干擾可采用靠測(cè)法測(cè)試， 示波器探頭接在每路輸出端測(cè)試。實(shí)際測(cè)試紋波和噪聲會(huì)因電路和外接元件不同而有所差異。

　　08、動(dòng)態(tài)負(fù)載

　　當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)突變時(shí)，所有的電源都有一個(gè)相應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間。在突變響應(yīng)期間內(nèi)，電源的輸出

　　電壓會(huì)出現(xiàn)瞬間的過沖，然后回到正常輸出狀態(tài)。動(dòng)態(tài)響應(yīng)是通過對(duì)過沖幅度的大小、響應(yīng)時(shí)間的長短來測(cè)量的，是電源性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

　　具體測(cè)量的方法是用電子負(fù)載來進(jìn)行電源負(fù)載的突變，負(fù)載設(shè)置條件為輸出負(fù)載電流為額定

　　負(fù)載的 25%-50%-25%和 50%-75%-50%，電流跳變的上升和下降斜率選：0.08-0.1A/uS，，用示波器測(cè)量其輸出電壓的最大偏差和響應(yīng)時(shí)間，動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試波形如下圖所示。

　　動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試波

　　09、啟動(dòng)時(shí)間

　　啟動(dòng)時(shí)間為輸入開啟后輸出相對(duì)于輸入達(dá)到目標(biāo)電壓值時(shí)響應(yīng)延遲的時(shí)間。一般在額定滿負(fù)

　　載下測(cè)得，外接濾波器（包括輸入輸出電容）均會(huì)大大延遲啟動(dòng)的時(shí)間，實(shí)際設(shè)計(jì)要與紋波噪聲要求權(quán)衡考慮。具體的產(chǎn)品及應(yīng)用疑問請(qǐng)咨詢技術(shù)人員。下圖為啟動(dòng)時(shí)間測(cè)試波形。

　　10、隔離絕緣特性測(cè)試

　　? 耐壓測(cè)試方法：按照耐壓的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，將耐壓值從 0V 開始慢慢往上調(diào)，將耐壓值調(diào)至設(shè)定的最高耐壓并在最高耐壓值維持一分鐘時(shí)間。

　　? 絕緣強(qiáng)度：在輸入輸出間加隔離電壓（直流或交流的峰值）測(cè)試 1 分鐘。

　　? 絕緣電阻：在輸入輸出間加 500VDC，測(cè)的輸入輸出間絕緣電阻大于 1GOhm。

　　在產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)中的隔離電壓僅在一分鐘的快速測(cè)試內(nèi)有效，如果需要更長的耐壓時(shí)間或在

　　長期的高耐壓的狀態(tài)下工作，額定工作電壓就必須參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù) IEC950 的標(biāo)準(zhǔn)，隔離電壓與額定工作電壓之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以通過以下的曲線下圖所示（縱坐標(biāo)：隔離測(cè)試電壓；橫坐標(biāo)：額定工作電壓）。

　　IEC950 標(biāo)準(zhǔn)的典型擊穿電壓等級(jí)參考表如下。

　　11、電源模塊外殼溫升測(cè)試

　　測(cè)試外殼溫升可以用熱成像儀或是熱電偶測(cè)試，由于****率對(duì)紅外熱成像儀測(cè)量的結(jié)果有影

　　響，從而會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在一定的偏差，一般推薦用熱電偶測(cè)試。

　　如環(huán)境溫度Ta = 25℃，實(shí)際用熱電偶測(cè)的電源模塊的外殼溫度Tc = 50℃，那么模塊的溫升是DT=Tc-Ta=50-25=25℃。其中Tc—?dú)兀琓a—環(huán)境溫度，△ T—溫升。

　　相同環(huán)境條件下，塑料外殼比金屬外殼安全等級(jí)更高，絕緣特性強(qiáng)。

　　使用環(huán)境，因無自然通風(fēng)，建議將電源模塊與溫度敏感元器件盡量遠(yuǎn)離或是隔離為兩個(gè)空間。

　　12、輸入反射紋波測(cè)試

　　輸入反射紋波電流主要是指經(jīng)模塊的濾波器未濾除完全的紋波電流反射到 DC 電源輸入端的

　　交流分量。輸入反射紋波電流測(cè)量需要在前端接入電感和電容元件來匹配源阻抗，如下圖所示。

　　電感電容推薦值：Lin(4.7μH) ，Cin(220μF, ESR < 1.0Ω at 100 KHz)