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1、开关电源芯片通用测试要求和步骤By Antony Chen开关电源必须通过一系列的测试，使其符合所有功能规格、保护特性、安规（如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO，长城等之耐压、抗燃、漏电流、接地等安全规格）、电磁兼容（如FCC、CE等之传导与幅射干扰）、可靠性（如老化寿命测试）、及其他特定要求等。测试开关电源是否通过设计指标，需要各种精密的电子设备去模拟电源在各种环境下实际工作中的性能。一、理论上的DCDC测试指标清单1. 描述输入电压影响输出电压的几个指标形式（line）1.1 绝对稳压系数：K=Uo/Ui1.2 相对稳压系数：S=Uo/Uo / Ui/Ui1.3 电网调整率（也
2、称线性调整率）：它表示输入电网电压由额定值变化+-10%时，稳压电源输出电压的相对变化量，有时也以绝对值表示。linereg=Uo/Uo*100% -10%Ui+10%1.4 电压稳定度：负载电流保持为额定范围内的任何值，输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化Uo/Uo(百分值)，称为稳压器的电压稳定度。STB=Uo/Uo*100% 0Iloadmax2. 负载对输出电压影响的几种指标形式（load）2.1 负载调整率(也称电流调整率)在额定电网电压下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量，常用百分数表示，有时也用绝对变化量表示。2.2 输出电阻(也称等效内阻或内阻)
3、在额定电网电压下，由于负载电流变化IL 引起输出电压变化Uo，则输出电阻为Ro=|Uo/IL|3. 纹波电压的几个指标形式（ripple）3.1 最大纹波电压在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。Vripple=VMAX-VMIN3.2 纹波系数Y(%)在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值Urms 与输出直流电压Uo 之比，即Y=Umrs/Uo x100%3.3 纹波电压抑制比（PSRR：Power Supply Rejection Ratio）在规定的纹波频率(例如50HZ)下，输入电压中的纹波电压Ui与输出电压中的纹波电压Uo之比
4、，即：纹波电压抑制比=Ui/Uo 。 3.4 这里声明一下：3.4.1 噪声不同于纹波。3.4.2 纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般在输出电压的0.5%以下。3.4.3 噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰(peak to peak)值表示，一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般在输出电压的2%以下。4. 冲击电流（on-off）冲击电流是指输入电压按规定时间间隔接通或断开时，输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。一般是5-10倍最大
5、工作电流5. 过流保护（OCP）是一种电源负载保护功能，以避免发生包括输出端子上的短路在内的过负载输出电流对电源和负载的损坏。过流的给定值一般是额定电流的110%130%。6. 过压保护（OVP）6.1 输入过压保护：是一种对输入端子间过大电压进行负载保护的功能。一般规定为输出电压的120%，取决于输入电路的结构和工艺耐压。6.2 输出过压保护：是一种对输出端子间过大电压进行负载保护的功能。一般规定为输出电压的130%150%。7. 输出欠压保护（UVLO）7.1 当输入电压在标准值以下时，检测输入电压下降，防止芯片误操作而停止电源并发出报警信号，多为系统正常工作的最低输入电压的130%-15
6、0%左右。7.2 当输出电压在标准值以下时，检测输出电压下降或为保护负载及防止误操作而停止电源并发出报警信号，多为输出电压的80%30%左右。8. 过热保护（OTP）在电源内部发生异常或因使用不当而使电源温升超标时停止电源的工作并发出报警信号。9. 温度漂移（温度跨度上的指标漂移）和温度系数（TC）9.1 温度漂移：环境温度的变化影响元器件的参数的变化，从而引起稳压器输出电压变化。常用温度系数表示温度漂移的大小。9.2 绝对温度系数：温度变化1 摄氏度引起输出电压值的变化UoT，单位是V/或毫伏每摄氏度。9.3 相对温度系数：温度变化1 摄氏度引起输出电压相对变化UoT/Uo，单位是V/。9.
7、4 PPM=(UoMAX-UoMIN)*106/(TMAX- TMIN)*Uo)10. 漂移（时间跨度上的漂移）10.1 稳压器在输入电压、负载电流和环境温度保持一定的情况下，元件参数的稳定性也会造成输出电压的变化，10.1.1 慢变化叫漂移10.1.2 快变化叫噪声10.1.3 介于两者之间叫起伏。10.2 表示漂移的方法有两种：10.2.1 在指定的时间内输出电压值的绝对变化Uot10.2.2 在指定时间内输出电压的相对变化Uot/Uo10.3 考察漂移的时间可以定为1 分钟、10 分钟、1 小时、8 小时或更长。10.4 只在精度较高的稳压器中，才有温度系数和温漂两项指标。11. 响应时
8、间。是指负载电流突然变化时，稳压器的输出电压从开始变化到达新的稳定值的一段调整时间。11.1 在直流稳压器中，则是用在矩形波负载电流时的输出电压波形来表示这个特性，称为过度特性。12. 失真。这是交流稳压器特有的。是指输出波形不是正弦波波形，产生波形畸变，称为畸变。13. 噪声（音频噪声，区分于信号噪声）按30Hz-18kHz 的可听频率规定，这对开关电源的转换频率不成问题，但对带风扇的电源要根据需要加以规定。14. 输入噪声。为使开关电源工作保持正常状态，要根据额定输入条件，按由允许输入外并叠加于工业用频率的脉冲状电压(0-Vpeak)制定输入噪声指标。一般外加脉冲宽度为100us-800u
9、s，外加电压1000V。15. 浪涌。这是在输入电压，以1 分钟以上的间隔按规定次数加一种浪涌电压，以避免发生绝缘破坏、闪络、电弧等异常现象。通信设备等规定的数值为数千伏，一般为1200V16. 静电噪声指在额定输入条件下，外加到电源框体的任意部分时，全输出电路能保持正常工作状态的一种重复脉冲状的静电。一般保证5KV-10KV以内。17. 稳定度允许使用条件下，输出电压最大相对变化Uo/Uo18. 电气安全要求(GB 4943-90) 18.1 电源结构的安全要求。18.1.1 空间要求UL、CSA、VDE 安全规范强调了在带电部分之间和带电部分与非带电金属部分之间的表面、空间的距离要求。18
10、.1.1.1 UL、CSA ：要求极间电压大于等于250VAC 的高压导体之间，以及高压导体与非带电金属部分之间(这里不包括导线间)，无论在表面间还是在空间，均应有0.1 英寸的距离;18.1.1.2 VDE ：要求交流线之间有3mm的徐变或2mm的净空隙;18.1.1.3 IEC ：要求交流线间有3mm 的净空间隙及在交流线与接地导体间的4mm 的净空间隙。18.1.1.4 另外，VDE、IEC 要求 在电源的输出和输入之间，至少有8mm 的空间间距。18.1.2 电介质实验测试方法打高压：输入与输出、输入和地、输入AC 两级之间。18.1.3 漏电流测量。漏电流是流经输入侧地线的电流，在开
11、关电源中主要是通过静噪滤波器的旁路电容器泄露电流。18.1.3.1 UL、CSA均要求暴露的不带电的金属部分均应与大地相接，漏电流测量是通过将这些部分与大地之间接一个1.5K的电阻，其漏电流应该不大于5mA。18.1.3.2 VDE要求用1.5K的电阻与150nF电容并接。并施加1.06倍额定使用电压，对数据处理设备，漏电流应不大于3.5mA。一般是1mA左右。18.1.4 绝缘电阻测试。18.1.4.1 VDE 要求：输入和低电压输出电路之间应有7M 欧的电阻，在可接触到的金属部分和输入之间，应有2M的电阻或加500V直流电压持续1 分钟。18.1.5 印制电路板要求。18.1.5.1 UL
12、要求是认证的94V-2 材料或比此更好的材料。18.2 对电源变压器结构的安全要求。18.2.1 变压器的绝缘。变压器的绕组使用的铜线应为漆包线，其他金属部分应涂有瓷、漆等绝缘物质。18.2.2 变压器的介电强度。在实验中不应出现绝缘层破裂和飞弧现象。18.2.3 变压器的绝缘电阻。变压器绕组间的绝缘电阻至少为10M，在绕组与磁心、骨架、屏蔽层间施加500V直流电压，持续1分钟，不应出现击穿、飞弧现象。18.2.4 变压器湿度电阻。变压器必须在放置于潮湿的环境之后，立即进行绝缘电阻和介电强度实验，并满足要求。潮湿环境一般是：相对湿度为92%(公差为2%)，温度稳定在20到30摄氏度之间，误差允
13、许1%，需在内放置至少48小时之后，立即进行上述实验。此时变压器的本身温度不应该较进入潮湿环境之前测试高出4摄氏度。18.2.5 VDE关于变压器温度特性的要求。18.2.6 UL、CSA 关于变压器温度特性的要求。注： IECInternational Electrotechnical Commission，国际电工委员会 VDEVerbandes Deutcher Electrotechnicer，德国电器工程师协会ULUnderwriters Laboratories，美国保险商实验室 CSACanadian Standards Association，加拿大标准协会 FCC Feder
14、al Communications Commission，美国联邦通讯委员会 CCCChina Compulsory Certification，中国强制认证 CEConformity With European，欧盟统一认证 TV（Technischer berwachngs-Verein）在英语中意为技术检验协会（Technical Inspection Association）。TV是德国专为元器件产品定制的一个安全认证标志，在德国和欧洲得到广泛的接受19. 无线电骚扰(按照GB 9254-1998 测试) 19.1 电源端子骚扰电压限值。19.2 辐射骚扰限值。20. 环境实验环境试验
15、是将产品或材料暴露到自然或人工环境中，从而对它们在实际上可能遇到的贮存、运输和使用条件下的性能作出评价。20.1 低温：LTST低温存储，LTOT低温存储加偏置，20.2 高温：HTST高温存储，HTOL高温工作寿命20.3 恒定湿热：THT稳态湿热20.4 交变湿热：TCT温度循环20.5 冲撞(冲击和碰撞)：20.6 振动20.7 恒加速20.8 贮存20.9 长霉20.10 腐蚀大气(例如盐雾)20.11 砂尘20.12 空气压力(高压或低压)20.13 温度变化20.14 可燃性20.15 密封20.16 水20.17 辐射(太阳或核)20.18 锡焊：SHT耐焊接热20.19 接端强度20.20 噪声： 65dB21. 电磁兼容性试验(electromagnetic compatibility EMC)电磁兼容性是指设备或系统在共同的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。21.1 电磁干扰波一般有两种传播途径,要按各个途径进行评价.21.1.1 一种是以波长长的频带向电源
