開(kāi)關電(diàn)源功能測試之基本項目

日期:2024-07-16 22:39
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摘要:
一、輸出電(diàn)壓調整:
當制(zhì)造開(kāi)關電(diàn)源時(shí),**個(gè)測試步驟為(wèi)将輸出電(diàn)壓調整至規格範圍內(nèi)。此步驟完成後才能确保後續的規格能夠符合。通(tōng)常,當調整輸出電(diàn)壓時(shí),将輸入交流電(diàn)壓設定為(wèi)正常值(115Vac或230Vac),并且将輸出電(diàn)流設定為(wèi)正常值或滿載電(diàn)流,然後以數(shù)字電(diàn)壓表測量電(diàn)源供應器(qì)的輸出電(diàn)壓值并調整其電(diàn)位器(qì)(VR)直到電(diàn)壓讀值位於要求之範圍內(nèi)。

二、電(diàn)源調整率:
電(diàn)源調整率的定義為(wèi)電(diàn)源供應器(qì)於輸入電(diàn)壓變化時(shí)提供其穩定輸出電(diàn)壓的能力。此項測試系用來(lái)驗證電(diàn)源供應器(qì)在*惡劣之電(diàn)源電(diàn)壓環境下,如夏天之中午(因氣溫高(gāo),用電(diàn)需求量*大(dà))其電(diàn)源電(diàn)壓*低(dī);又如冬天之晚上(shàng)(因氣溫低(dī),用電(diàn)需求量*小(xiǎo))其電(diàn)源電(diàn)壓*高(gāo)。在前述之兩個(gè)極端下驗證電(diàn)源供應器(qì)之輸出電(diàn)源之穩定度是否合乎需求之規格。

為(wèi)**測量電(diàn)源調整率,需要下列之設備:

·能提供可(kě)變電(diàn)壓能力的電(diàn)源,至少(shǎo)能提供待測電(diàn)源供應器(qì)的*低(dī)到*高(gāo)之輸入電(diàn)壓範圍。
·一個(gè)均方根值交流電(diàn)壓表來(lái)測量輸入電(diàn)源電(diàn)壓,衆多(duō)的數(shù)字功率計(jì)能**計(jì)量V A W PF。
·一個(gè)精密直流電(diàn)壓表,具備至少(shǎo)高(gāo)於待測物調整率十倍以上(shàng),一般應用5位以上(shàng)高(gāo)精度數(shù)字表。
·連接至待測物輸出的可(kě)變電(diàn)子負載

*測試步驟如下:於待測電(diàn)源供應器(qì)以正常輸入電(diàn)壓及負載狀況下熱機穩定後,分别於低(dī)輸入電(diàn)壓(Min),正常輸入電(diàn)壓(Normal),及高(gāo)輸入電(diàn)壓(Max)下測量并記錄其輸出電(diàn)壓值。

電(diàn)源調整率通(tōng)常以一正常之固定負載(NominalLoad)下,由輸入電(diàn)壓變化所造成其輸出電(diàn)壓偏差率(deviation)的百分比,如下列公式所示:

V0(max)-V0(min) / V0(normal)

電(diàn)源調整率亦可(kě)用下列方式表示之:於輸入電(diàn)壓變化下,其輸出電(diàn)壓之偏差量須於規定之上(shàng)下限範圍內(nèi),即輸出電(diàn)壓之上(shàng)下限**值以內(nèi)。
 
三、負載調整率:
負載調整率的定義為(wèi)開(kāi)關電(diàn)源於輸出負載電(diàn)流變化時(shí),提供其穩定輸出電(diàn)壓的能力。此項測試系用來(lái)驗證電(diàn)源在*惡劣之負載環境下,如個(gè)人(rén)電(diàn)腦(nǎo)內(nèi)裝置*少(shǎo)之外設卡且硬盤均不動作(zuò)(因負載*少(shǎo),用電(diàn)需求量*小(xiǎo))其負載電(diàn)流*低(dī)和(hé)個(gè)人(rén)電(diàn)腦(nǎo)內(nèi)裝置*多(duō)之外設卡且硬盤在動作(zuò)(因負載*多(duō),用電(diàn)需求量*大(dà))其負載電(diàn)流*高(gāo)的兩個(gè)極端下驗證電(diàn)源供應器(qì)之輸出電(diàn)源之穩定度是否合乎需求之規格。

*所需的設備和(hé)連接與電(diàn)源調整率相似,**不同的是需要精密的電(diàn)流表與待測電(diàn)源供應器(qì)的輸出串聯。示:

測試步驟如下:於待測電(diàn)源供應器(qì)以正常輸入電(diàn)壓及負載狀況下熱機穩定後,測量正常負載下之輸出電(diàn)壓值,再分别於輕載(Min)、重載(Max)負載下,測量并記錄其輸出電(diàn)壓值(分别為(wèi)Vmax與Vmin),負載調整率通(tōng)常以正常之固定輸入電(diàn)壓下,由負載電(diàn)流變化所造成其輸出電(diàn)壓偏差率的百分比,如下列公式所示:

V0(max)-V0(min) / V0(normal)
負載調整率亦可(kě)用下列方式表示:於輸出負載電(diàn)流變化下,其輸出電(diàn)壓之偏差量須於規定之上(shàng)下限電(diàn)壓範圍內(nèi),即輸出電(diàn)壓之上(shàng)下限**值以內(nèi)。
 
四、綜合調整率:
綜合調整率的定義為(wèi)電(diàn)源供應器(qì)於輸入電(diàn)壓與輸出負載電(diàn)流變化時(shí),提供其穩定輸出電(diàn)壓的能力。這是電(diàn)源調整率與負載調整率的綜合,此項測試系為(wèi)上(shàng)述電(diàn)源調整率與負載調整率的綜合,可(kě)提供對電(diàn)源供應器(qì)於改變輸入電(diàn)壓與負載狀況下更正确的性能驗證。綜合調整率用下列方式表示:於輸入電(diàn)壓與輸出負載電(diàn)流變化下,其輸出電(diàn)壓之偏差量須於規定之上(shàng)下限電(diàn)壓範圍內(nèi)(即輸出電(diàn)壓之上(shàng)下限**值以內(nèi))或某一百分比界限內(nèi)。

五、輸出雜訊(PARD):
輸出雜訊(PARD)系指於輸入電(diàn)壓與輸出負載電(diàn)流均不變的情況下,其平均直流輸出電(diàn)壓上(shàng)的周期性與随機性偏差量的電(diàn)壓值。輸出雜訊是表示在經過穩壓及濾波後的直流輸出電(diàn)壓上(shàng)所有(yǒu)不需要的交流和(hé)噪聲部份(包含低(dī)頻之50/60Hz電(diàn)源倍頻信号、高(gāo)於20KHz之高(gāo)頻切換信号及其諧波,再與其他之随機性信号所組成)),通(tōng)常以mVp-p峰對峰值電(diàn)壓為(wèi)單位來(lái)表示。一般的開(kāi)關電(diàn)源的規格均以輸出直流輸出電(diàn)壓的1%以內(nèi)為(wèi)輸出雜訊之規格,其頻寬為(wèi)20Hz到20MHz(或其他更高(gāo)之頻寬如100MHz等)。開(kāi)關電(diàn)源實際工作(zuò)時(shí)*惡劣的狀況(如輸出負載電(diàn)流*大(dà)、輸入電(diàn)源電(diàn)壓*低(dī)等),若電(diàn)源供應器(qì)在惡劣環境狀況下,其輸出直流電(diàn)壓加上(shàng)雜訊後之輸出瞬時(shí)電(diàn)壓,仍能夠維持穩定的輸出電(diàn)壓不超過輸出高(gāo)低(dī)電(diàn)壓界限情形,否則将可(kě)能會(huì)導緻電(diàn)源電(diàn)壓超過或低(dī)於邏輯電(diàn)路(如TTL電(diàn)路)之承受電(diàn)源電(diàn)壓而誤動作(zuò),進一步造成死機現象。

例如:5V輸出,其輸出雜訊要求為(wèi)50mV以內(nèi)(此時(shí)包含電(diàn)源調整率、負載調整率、動态負載等其他所有(yǒu)變動,其輸出瞬時(shí)電(diàn)壓應介於4.75V至5.25V之間(jiān),才不緻引起TTL邏輯電(diàn)路之誤動作(zuò))。在測量輸出雜訊時(shí),電(diàn)子負載的PARD必須比待測之電(diàn)源供應器(qì)的PARD值為(wèi)低(dī),才不會(huì)影(yǐng)響輸出雜訊之測量。同時(shí)測量電(diàn)路必須有(yǒu)良好的隔離處理(lǐ)及阻抗匹配,為(wèi)避免導線上(shàng)産生(shēng)不必要的幹擾、振鈴和(hé)駐波,一般都采用雙同軸電(diàn)纜并以50Ω於其端點上(shàng),并使用差動式量測方法(可(kě)避免地回路之雜訊電(diàn)流),來(lái)獲得(de)正确的測量結果,日本計(jì)測KEISOKUGEIKEN的PARD 測試儀具備此種功能。
 
六、輸入功率與效率:
電(diàn)源供應器(qì)的輸入功率之定義為(wèi)以下之公式:
True Power = Pav (watt) = V1 Ai dt = Vrms x Arms x PowerFactor
即為(wèi)對一周期內(nèi)其輸入電(diàn)壓與電(diàn)流乘積之積分值,需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.,其中P.F.為(wèi)功率因素(PowerFactor),通(tōng)常電(diàn)源供應器(qì)的功率因素在0.6~0.7左右,而大(dà)功率之電(diàn)源供應器(qì)具備功率因素校(xiào)正器(qì)者,其功率因素通(tōng)常大(dà)於0.95,當輸入電(diàn)流波形與電(diàn)壓波形完全相同時(shí),功率因素為(wèi)1,并依其不相同之程度,其功率因素為(wèi)1~0之間(jiān)。

七、電(diàn)源供應器(qì)的效率之定義為(wèi):
ΣVoutxlout / True Power (watts)
即為(wèi)輸出直流功率之總和(hé)與輸入功率之比值。通(tōng)常個(gè)人(rén)電(diàn)腦(nǎo)用電(diàn)源供應器(qì)之效率為(wèi)65%~80%左右。效率提供對電(diàn)源供應器(qì)正确工作(zuò)的驗證,若效率超過規定範圍,即表示設計(jì)或零件材料上(shàng)有(yǒu)問題,效率太低(dī)時(shí)會(huì)導緻散熱增加而影(yǐng)響其使用壽命。由於近年來(lái)對於環保及能源消耗愈來(lái)愈重視(shì),如電(diàn)腦(nǎo)能源之星「EnergyStar」對開(kāi)關電(diàn)源之要求:於交流輸入功率為(wèi)30Wrms時(shí),其效率需為(wèi)60%以上(shàng)(即此時(shí)直流輸出功率必須高(gāo)於18W);又對於ATX架構開(kāi)關電(diàn)源於直流失能(DCDisable)狀态其輸入功率應不大(dà)於5W。因此交流功率測試儀表需要既**又範圍寬廣,才能合乎此項測試之需求。

八、動态負載或暫态負載
一個(gè)定電(diàn)壓輸出的電(diàn)源,於設計(jì)中具備反饋控制(zhì)回路,能夠将其輸出電(diàn)壓連續不斷地維持穩定的輸出電(diàn)壓。由於實際上(shàng)反饋控制(zhì)回路有(yǒu)一定的頻寬,因此限制(zhì)了電(diàn)源供應器(qì)對負載電(diàn)流變化時(shí)的反應。若控制(zhì)回路輸入與輸出之相移於增益(UnityGain)為(wèi)1時(shí),超過180度,則電(diàn)源供應器(qì)之輸出便會(huì)呈現不穩定、失控或振蕩之現象。實際上(shàng),電(diàn)源供應器(qì)工作(zuò)時(shí)的負載電(diàn)流也是動态變化的,而不是始終維持不變(例如硬盤、軟驅、CPU或RAM動作(zuò)等),因此動态負載測試對電(diàn)源供應器(qì)而言是極為(wèi)重要的。可(kě)編程序電(diàn)子負載可(kě)用來(lái)模拟電(diàn)源供應器(qì)實際工作(zuò)時(shí)*惡劣的負載情況,如負載電(diàn)流迅速上(shàng)升、下降之斜率、周期等,若電(diàn)源供應器(qì)在惡劣負載狀況下,仍能夠維持穩定的輸出電(diàn)壓不産生(shēng)過高(gāo)激(Overshoot)或過低(dī)(Undershoot)情形,否則會(huì)導緻電(diàn)源之輸出電(diàn)壓超過負載元件(如TTL電(diàn)路其輸出瞬時(shí)電(diàn)壓應介於4.75V至5.25V之間(jiān),才不緻引起TTL邏輯電(diàn)路之誤動作(zuò))之承受電(diàn)源電(diàn)壓而誤動作(zuò),進一步造成死機現象。

九、電(diàn)源良好/失效時(shí)間(jiān)(PowerGood、PowerFail或Pok)
電(diàn)源良好信号,簡稱PGS(Power GoodSignal或PokHigh),是電(diàn)源送往電(diàn)腦(nǎo)系統的信号,當其輸出電(diàn)壓穩定後,通(tōng)知電(diàn)腦(nǎo)系統,以便做(zuò)開(kāi)機程序之 C而電(diàn)源失效信号(PowerFail或PokLow)是電(diàn)源供應器(qì)表示其輸出電(diàn)壓尚未達到或下降超過於一正常工作(zuò)之情況。以上(shàng)通(tōng)常由一「PGS」或「Pok」信号之邏輯改變來(lái)表示,邏輯為(wèi)「1或High」時(shí),表示為(wèi)電(diàn)源良好(PowerGood),而邏輯為(wèi)「0或Low」時(shí),表示為(wèi)電(diàn)源失效(PowerFail),電(diàn)源的電(diàn)源良好(PowerGood)時(shí)間(jiān)為(wèi)從其輸出電(diàn)壓穩定時(shí)起到PGS信号由0變為(wèi)1的時(shí)間(jiān),一般值為(wèi)100ms到2000ms之間(jiān)。電(diàn)源的電(diàn)源失效(PowerFail)時(shí)間(jiān)為(wèi)從PGS信号由由1變為(wèi)0的時(shí)間(jiān)起到其輸出電(diàn)壓低(dī)於穩壓範圍的時(shí)間(jiān),一般值為(wèi)1ms以上(shàng)。日本計(jì)測KEISOKUGEIKEN的電(diàn)子負載可(kě)直接測量電(diàn)源良好與電(diàn)源失效時(shí)間(jiān),并可(kě)設定上(shàng)下限,做(zuò)為(wèi)是否合格的判别。

 
十、啓動時(shí)間(jiān)(Set-UpTime)與保持時(shí)間(jiān)(Hold-UpTime)
啓動時(shí)間(jiān)為(wèi)電(diàn)源供應器(qì)從輸入接上(shàng)電(diàn)源起到其輸出電(diàn)壓上(shàng)升到穩壓範圍內(nèi)為(wèi)止的時(shí)間(jiān),以一輸出為(wèi)5V的電(diàn)源供應器(qì)為(wèi)例,啓動時(shí)間(jiān)為(wèi)從電(diàn)源開(kāi)機起到輸出電(diàn)壓達到4.75V為(wèi)止的時(shí)間(jiān)。

保持時(shí)間(jiān)為(wèi)電(diàn)源供應器(qì)從輸入切斷電(diàn)源起到其輸出電(diàn)壓下降到穩壓範圍外為(wèi)止的時(shí)間(jiān),以一輸出為(wèi)5V的電(diàn)源供應器(qì)為(wèi)例,保持時(shí)間(jiān)為(wèi)從關機起到輸出電(diàn)壓低(dī)於4.75V為(wèi)止的時(shí)間(jiān),一般值為(wèi)17ms或20ms以上(shàng),以避免電(diàn)力公司供電(diàn)中於少(shǎo)了半周或一周之狀況下而受影(yǐng)響。

十一、其他
·PowerUpdelay:+5/3.3V 的上(shàng)升時(shí)間(jiān)(由10%上(shàng)升到90%電(diàn)壓之時(shí)間(jiān))
·Remote ON/OFF Control:遙控「開(kāi)」或「關」之控制(zhì)
·Fan Speed Control/Monitor:散熱風扇之轉速「控制(zhì)」及「監視(shì)」
 
十二、保護功能測試
過電(diàn)壓保護(OVP)測試
當電(diàn)源供應器(qì)的輸出電(diàn)壓超過其*大(dà)的限定電(diàn)壓時(shí),會(huì)将其輸出關閉(Shutdown)以避免損壞負載之電(diàn)路元件,稱為(wèi)過電(diàn)壓保護。過電(diàn)壓保護測試系用來(lái)驗證電(diàn)源供應器(qì)當出現上(shàng)述異常狀況時(shí)(當電(diàn)源供應器(qì)內(nèi)部之回授控制(zhì)電(diàn)路或零件損壞時(shí),有(yǒu)可(kě)能産生(shēng)異常之輸出高(gāo)電(diàn)壓),能否正确地反應。過電(diàn)壓保護功能對於一些(xiē)對電(diàn)壓敏感的負載特别重要,如CPU、記憶體(tǐ)、邏輯電(diàn)路等,因為(wèi)這些(xiē)貴重元件若因工作(zuò)電(diàn)壓太高(gāo),超過其額定值時(shí),會(huì)導緻長久性的損壞,因而損失慘重。電(diàn)源供應器(qì)於過電(diàn)壓情形發生(shēng)時(shí),其輸出電(diàn)壓波形如圖7所示。
 
短(duǎn)路保護測試
當電(diàn)源供應器(qì)的輸出短(duǎn)路時(shí),則電(diàn)源供應器(qì)應該限制(zhì)其輸出電(diàn)流或關閉其輸出,以避免損壞。短(duǎn)路保護測試是驗證當輸出短(duǎn)路時(shí)(可(kě)能是配線連接錯誤,或使用電(diàn)源之元件或零組件故障短(duǎn)路所緻),電(diàn)源供應器(qì)能否正确地反應。

過電(diàn)流保護OCP測試
當電(diàn)源供應器(qì)的輸出電(diàn)流超過額定時(shí),則電(diàn)源供應器(qì)應該限制(zhì)其輸出電(diàn)流或關閉其輸出,以避免負載電(diàn)流過大(dà)而損壞。又若電(diàn)源供應器(qì)之內(nèi)部零件損壞而造成較正常大(dà)的負載電(diàn)流時(shí),則電(diàn)源供應器(qì)也應該關閉或限制(zhì)其輸出,以避免損壞或發生(shēng)危險。過電(diàn)流保護測試是驗證當上(shàng)述任一種狀況發生(shēng)時(shí),電(diàn)源供應器(qì)能否正确地反應。

 
過功率保護OPP測試
當電(diàn)源的輸出功率(可(kě)為(wèi)單一輸出或多(duō)組輸出)超過額定時(shí),則電(diàn)源應該限制(zhì)其輸出功率或關閉其輸出,以避免負載功率過大(dà)而損壞或發生(shēng)危險。又若電(diàn)源內(nèi)部零件損壞而造成較正常大(dà)的負載功率時(shí),則電(diàn)源也應該關閉或限制(zhì)其輸出,以避免損壞。過功率保護測試是驗證當上(shàng)述任一種狀況發生(shēng)時(shí),電(diàn)源能否正确地反應。本項測試通(tōng)常包含兩組或數(shù)組輸出功率之功率限制(zhì)保護,因此較上(shàng)述單一輸出之保護測試(OVP、OCP、Short等)稍具變化