開關(guān)電源測試規(guī)范詳解
一.描述輸入電壓影響輸出電壓的幾個(gè)指標(biāo)形式
1. 絕對穩(wěn)壓系數(shù):
A.絕對穩(wěn)壓系數(shù):表示負(fù)載不變時(shí),穩(wěn)壓電源輸出直流變化量△U0 與輸入電網(wǎng)變化量△Ui 之比。即:K=△U0/△Ui
B.相對穩(wěn)壓系數(shù):表示負(fù)載不變時(shí),穩(wěn)壓器輸出直流電壓Uo 的相對變化量△Uo 與輸出電網(wǎng)Ui的相對變化量△Ui 之比。即:S=△Uo/Uo /△Ui/Ui
2. 電網(wǎng)調(diào)整率:
它表示輸入電網(wǎng)電壓由額定值變化±10%時(shí),穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對變化量,有時(shí)也以絕對值表示。
3. 電壓穩(wěn)定度:
負(fù)載電流保持為額定范圍內(nèi)的任何值,輸入電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)變化所引起的輸出電壓相對變化△Uo/Uo(百分值),稱為穩(wěn)壓器的電壓穩(wěn)定度。
二.負(fù)載對輸出電壓影響的幾種指標(biāo)形式
1. 負(fù)載調(diào)整率(也稱電流調(diào)整率):在額定電網(wǎng)電壓下,負(fù)載電流從零變化到最大時(shí),輸出電壓的最大相對變化量,常用百分?jǐn)?shù)表示,有時(shí)也用絕對變化量表示。
2. 輸出電阻(也稱等效內(nèi)阻或內(nèi)阻):
在額定電網(wǎng)電壓下,由于負(fù)載電流變化△IL 引起輸出電壓變化△Uo,則輸出電阻為:Ro=|△Uo/△IL| 歐
三.紋波電壓的幾個(gè)指標(biāo)形式
1. 最大紋波電壓:
在額定輸出電壓和負(fù)載電流下,輸出電壓的紋波(包括噪聲)的絕對值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。
2. 紋波系數(shù)y(%):
在額定負(fù)載電流下,輸出紋波電壓的有效值Urms 與輸出直流電壓Uo 之比,即:y="Urms"/Uo×100%
3. 紋波電壓抑制比:
在規(guī)定的紋波頻率(例如50Hz)下,輸出電壓中的紋波電壓Ui~與輸出電壓中的紋波電壓Uo~之比,即:紋波電壓抑制比=Ui~/Uo~ 。這里聲明一下:噪聲不同于紋波。紋波是出現(xiàn)在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關(guān)頻率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的0.5%以下;噪聲是出現(xiàn)在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的1%左右。紋波噪聲是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的2%以下。
四.沖擊電流:
指輸入電壓按規(guī)定時(shí)間間隔接通或斷開時(shí),輸入電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前所通過的最大瞬間電流。一般是20A——30A。
五.過流保護(hù):
是一種電源負(fù)載保護(hù)功能,以避免發(fā)生包括輸出端子上的短路在內(nèi)的過負(fù)載輸出電流對電源和負(fù)載的損壞。過流的給定值一般是額定電流的110%——130%。
六.過壓保護(hù):
是一種對端子間過大電壓進(jìn)行負(fù)載保護(hù)的功能。一般規(guī)定為輸出電壓的130%——150%。
七.輸出欠壓保護(hù):
當(dāng)輸出電壓在標(biāo)準(zhǔn)值以下時(shí),檢測輸出電壓下降或?yàn)楸Wo(hù)負(fù)載及防止誤操作而停止電源并發(fā)出報(bào)警信號,多為輸出電壓的80%——30%左右。
八.過熱保護(hù):
在電源內(nèi)部發(fā)生異常或因使用不當(dāng)而使電源溫升超標(biāo)時(shí)停止電源的工作并發(fā)出報(bào)警信號。
九.溫度漂移和溫度系數(shù):
溫度漂移:環(huán)境溫度的變化影響元器件的參數(shù)的變化,從而引起穩(wěn)壓器輸出電壓變化。常用溫度系數(shù)表示溫度漂移的大小。
絕對溫度系數(shù):溫度變化1 攝氏度引起輸出電壓值的變化△UoT,單位是V/℃或毫伏每攝氏度。
相對溫度系數(shù):溫度變化1 攝氏度引起輸出電壓相對變化△UoT/Uo,單位是V/℃。
十.漂移:
穩(wěn)壓器在輸入電壓、負(fù)載電流和環(huán)境溫度保持一定的情況下,元件參數(shù)的穩(wěn)定性也會(huì)造成輸出電壓的變化,慢變化叫漂移,快變化叫噪聲,介于兩者之間叫起伏。
表示漂移的方法有兩種:
1. 在指定的時(shí)間內(nèi)輸出電壓值的變化△Uot。
2. 在指定時(shí)間內(nèi)輸出電壓的相對變化△Uot/Uo??疾炱频臅r(shí)間可以定為1 分鐘、10 分鐘、1 小時(shí)、8 小時(shí)或更長。
只在精度較高的穩(wěn)壓器中,才有溫度系數(shù)和溫漂兩項(xiàng)指標(biāo)。
十一.響應(yīng)時(shí)間:
是指負(fù)載電流突然變化時(shí),穩(wěn)壓器的輸出電壓從開始變化到達(dá)新的穩(wěn)定值的一段調(diào)整時(shí)間。在直流穩(wěn)壓器中,則是用在矩形波負(fù)載電流時(shí)的輸出電壓波形來表示這個(gè)特性,稱為過度特性。
十二.失真:
這是交流穩(wěn)壓器特有的。是指輸出波形不是正弦波形,產(chǎn)生波形畸變,稱為畸變。
十三.噪聲:
按30Hz——18KHz 的可聽頻率規(guī)定,這對開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換頻率不成問題,但對帶風(fēng)扇的電源要根據(jù)需要加以規(guī)定。
十四.輸入噪聲:
為使開關(guān)電源工作保持正常狀態(tài),要根據(jù)額定輸入條件,按由允許輸入外并疊加于工業(yè)用頻率的脈沖狀電壓(0——peak)制定輸入噪聲指標(biāo)。一般外加脈沖寬度為100——800us,外加電壓1000V。
十五.浪涌:
這是在輸入電壓以1 分鐘以上的間隔按規(guī)定次數(shù)加一種浪涌電壓,以避免發(fā)生絕緣破壞、閃絡(luò)、電弧等異?,F(xiàn)象。通信設(shè)備等規(guī)定的數(shù)值為數(shù)千伏,一般為1200V。
十六.靜電噪聲:
指在額定輸入條件下,外加到電源框體的任意部分時(shí),全輸出電路能保持正常工作狀態(tài)的一種重復(fù)脈沖狀的靜電。一般保證5——10KV 以內(nèi)。
十七.穩(wěn)定度:
允許使用條件下,輸出電壓最大相對變化△Uo/Uo 。
十八.電氣安全要求(GB 4943-90):
1. 電源結(jié)構(gòu)的安全要求:
1)空間要求:
UL、 CSA、VDE 安全規(guī)范強(qiáng)調(diào)了在帶電部分之間和帶電部分與非帶電金屬部分之間的表面、空間的距離要求。UL、CSA 要求:極間電壓大于等于250VAC 的高壓導(dǎo)體之間,以及高壓導(dǎo)體與非帶電金屬部分之間(這里不包括導(dǎo)線間),無論在表面間還是在空間,均應(yīng)有0.1 英寸的距離;VDE要求交流線之間有3mm 的徐變或2mm 的凈空隙;IEC 要求:交流線間有3mm 的凈空間隙及在交流線與接地導(dǎo)體間的4mm 的凈空間隙。另外,VDE、IEC 要求在電源的輸出和輸入之間,至少有8mm的空間間距。
2)電介質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試方法(打高壓:輸入與輸出、輸入和地、輸入AC 兩級之間)。
3)漏電流測量:
漏電流是流經(jīng)輸入側(cè)地線的電流,在開關(guān)電源中主要是通過靜噪濾波器的旁路電容器泄露電流。UL、CSA 均要求暴露的不帶電的金屬部分均應(yīng)與大地相接,漏電流測量是通過將這些部分與大地之間接一個(gè)1.5K 歐的電阻,其漏電流應(yīng)該不大于5 毫安。VDE 允許:用1.5K 歐的電阻與150nP電容并接。并施加 1.06 倍額定使用電壓,對數(shù)據(jù)處理設(shè)備,漏電流應(yīng)不大于3.5 毫安。一般是1 毫安左右。
4)絕緣電阻測試:
VDE 要求:輸入和低電壓輸出電路之間應(yīng)有7M 歐的電阻,在可接觸到的金屬部分和輸入之間,應(yīng)有2M 歐的電阻或加500V 直流電壓持續(xù)1 分鐘。
5)印制電路板要求:
要求是UL 認(rèn)證的94V-2 材料或比此更好的材料。
2. 對電源變壓器結(jié)構(gòu)的安全要求:
1)變壓器的絕緣:
變壓器的繞組使用的銅線應(yīng)為漆包線,其他金屬部分應(yīng)涂有瓷、漆等絕緣物質(zhì)。
2)變壓器的介電強(qiáng)度:
在實(shí)驗(yàn)中不應(yīng)出現(xiàn)絕緣層破裂和飛弧現(xiàn)象。
3)變壓器的絕緣電阻:
變壓器繞組間的絕緣電阻至少為10M 歐,在繞組與磁心、骨架、屏蔽層間施加500 伏直流電壓,持續(xù)1 分鐘,不應(yīng)出現(xiàn)擊穿、飛弧現(xiàn)象。
4)變壓器濕度電阻:
變壓器必須在放置于潮濕的環(huán)境之后,立即進(jìn)行絕緣電阻和介電強(qiáng)度實(shí)驗(yàn),并滿足要求。潮濕環(huán)境一般是:相對濕度為92%(公差為2%),溫度穩(wěn)定在20 到 30 攝氏度之間,誤差允許1%,需在內(nèi)放置至少48 小時(shí)之后,立即進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。此時(shí)變壓器的本身溫度不應(yīng)該較進(jìn)入潮濕環(huán)境之前測試高出4 攝氏度。
5)VDE 關(guān)于變壓器溫度特性的要求。
6)UL、CSA 關(guān)于變壓器溫度特性的要求。
注: IEC——International Electrotechnical Commission
VDE——Verbandes Deutcher Electrotechnicer
UL——Underwriter's Laboratories
CSA——Canadian Standards Association
FCC—— Federal Communications Commission
十九.無線電騷擾(按照GB 9254-1998 測試)
1. 電源端子騷擾電壓限值。
2. 輻射騷擾限值。
二十.環(huán)境實(shí)驗(yàn)
環(huán)境試驗(yàn)是將產(chǎn)品或材料暴露到自然或人工環(huán)境中,從而對它們在實(shí)際上可能遇到的貯存、運(yùn)輸和使用條件下的性能作出評價(jià)。
⑴ 低溫 ⑵ 高溫 ⑶ 恒定濕熱 ⑷ 交變濕熱 ⑸ 沖撞(沖擊和碰撞) ⑹ 振動(dòng) ⑺ 恒加速 ⑻ 貯存 ⑼ 長霉 ⑽ 腐蝕大氣(例如鹽霧)⑾ 砂塵 ⑿ 空氣壓力(高壓或低壓)⒀ 溫度變化 ⒁ 可燃性 ⒂ 密封 ⒃ 水 ⒄ 輻射(太陽或核)⒅ 錫焊 ⒆ 接端強(qiáng)度 ⒇ 噪聲:微打65dB
二十一.電磁兼容性試驗(yàn)
電磁兼容性試驗(yàn)(electromagnetic compatibility EMC):是指設(shè)備或系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中 任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。
電磁干擾波一般有兩種傳播途徑,要按各個(gè)途徑進(jìn)行評價(jià)。一種是以波長的頻帶向電源線傳播,給發(fā)射區(qū)以干擾的途徑,一般在30MHz 以下。這種波長的頻率在附屬于電子設(shè)備的電源線的長度范圍內(nèi)還不滿1 個(gè)波長,其輻射到空間的量也很少,由此可掌握發(fā)生于電源線上的電壓,進(jìn)而可充分評估干擾的大小,這種噪聲叫做傳導(dǎo)噪聲。當(dāng)頻率達(dá)到30MHz 以上,波長也會(huì)隨之變短。這時(shí)如果只對發(fā)生于電源線的噪聲源電壓進(jìn)行評價(jià),就與實(shí)際干擾不符。因此,采用了通過直接測定傳播到空間的干擾波評價(jià)噪聲大小的方法,該噪聲就叫做輻射噪聲。測定輻射噪聲的方法有上述按電場強(qiáng)度對傳播空間的干擾波進(jìn)行直接測定的方法和測定泄露到電源線上的功率的方法。電磁兼容性試驗(yàn)包括以下試驗(yàn):
① 磁場敏感度:
(抗擾性)設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)暴露在電磁輻射下的不希望有的響應(yīng)程度。敏感度電平越小,敏感性越高,抗擾性越差。固定頻率、峰峰值的磁場。
② 靜電放電敏感度:
具有不同靜電電位的物體相互靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移。300PF 電容充電到-15000V,通過500 歐電阻放電。可超差,但放完后要正常。數(shù)據(jù)傳遞、儲(chǔ)存,不能丟。
③ 電源瞬態(tài)敏感度:
包括尖峰信號敏感度(0.5us 10us 2 倍)、電壓瞬態(tài)敏感度(10%-30%,30S 恢復(fù))、頻率瞬態(tài)敏感度(5%-10%,30S 恢復(fù))。
④ 輻射敏感度:
對造成設(shè)備降級的輻射干擾場的度量。(14K-1GHz,電場強(qiáng)度為1V/M)
⑤ 傳導(dǎo)敏感度:
當(dāng)引起設(shè)備不希望有的響應(yīng)或造成其性能降級時(shí),對在電源、控制或信號線上的干擾信號或電壓的度量。(30Hz-50KHz 3V ,50KHz-400MHz 1V)
⑥ 非工作狀態(tài)磁場干擾:
包裝箱4.6m 磁通密度小于0.525Ut,0.9m 0.525Ut。
⑦ 工作狀態(tài)磁場干擾:
上、下、左、右交流磁通密度小于0.5mT。
⑧ 傳導(dǎo)干擾:
沿著導(dǎo)體傳播的干擾。10KHz-30MHz 60(48)dBuV。
⑨ 輻射干擾:
通過空間以電磁波形式傳播的電磁干擾。10KHz-1000MHz 30 屏蔽室60(54)uV/m。
第二部分 測試方法
一.耐電壓
(HI.POT,ELECTRIC STRENGTH ,DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV
1.1 定義:于指定的端子間,例如:I/P-O/P,I/P-FG,O/P-FG 間,可耐交流之有效值,漏電流
一般可容許10 毫安,時(shí)間1 分鐘。
1.2 測試條件:Ta:25 攝氏度;RH:室內(nèi)濕度。
1.3 測試回路:
1.4 說明:
1.4.1 耐壓測試主要為防止電氣破壞,經(jīng)由輸入串入之高壓,影響使用者安全。
1.4.2 測試時(shí)電壓必須由0V 開始調(diào)升,并于1 分鐘內(nèi)調(diào)至最高點(diǎn)。
1.4.3 放電時(shí)必須注意測試器之Timer 設(shè)定,于OFF 前將電壓調(diào)回 0V。
1.4.4 安規(guī)認(rèn)證測試時(shí),變壓器需另行加測,室內(nèi) ,溫度25 攝氏度,RH:95 攝氏度,48HR,后測試變壓器初/次級與初級/CORE。
1.4.5 生產(chǎn)線測試時(shí)間為1 秒鐘。
二.紋波噪聲(漣波雜訊電壓)
(Ripple & Noise)%,mv
2.1 定義:直流輸出電壓上重疊之交流電壓成份最大值(P-P)或有效值。
2.2 測試條件:
I/P:Nominal
O/P :Full Load
Ta :25℃
2.3 測試回路:
2.4 測試波形:
2.5 說明:
2.5.1 示波器之GND 線愈短愈好,測試線得遠(yuǎn)離PUS。
2.5.2 使用1:1 之Probe。
2.5.3 Scope 之BW 一般設(shè)定于20MHz,但是對于目前的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品測試紋波噪聲最好將BW 設(shè)為最大。
2.5.4 Noise 與使用儀器,環(huán)境差異極大,因此測試必須表明測試地點(diǎn)。
2.5.5 測試紋波噪聲以不超過原規(guī)格值 +1%Vo。
三.漏電流(泄漏電流)
(Leakage Current)mA
3.1 定義:輸入 一 機(jī)殼間流通之電流(機(jī)殼必須為接大地時(shí))。
3.2 測試條件:
I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz
Vin max.(UL1012)/60Hz
O/P: No Load/Full Load
Ta:25℃
3.3 測試回路:
3.4 說明:
3.4.1 L,N 均需測。
3.4.2 UL1012 R 值為1K5。
TUV R 值為2K/0。15uF。
3.4.3 漏電流規(guī)格TUV:3.5mA,UL1012:5mA。
四.溫度測試
(Temperature Test)
4.1 定義:溫度測試指PSU 于正常工作下,其零件或Case 溫度不得超出其材質(zhì)規(guī)格或規(guī)格定值。
4.2 測試條件:
I/P:Nominal
O/P:Full Load
Ta :25℃
4.3 測試方法:
4.3.1 將Thermo Coupler(TYPE K)穩(wěn)固的固定于量測的物體上(速干、Tape 或焊接方式)。
4.3.2 Thermo Coupler 于末端絞三圈后焊成一球狀測試。
4.3.3 我們一般用點(diǎn)溫計(jì)測量。
4.4 測試零件:
熱源及易受熱源影響部分,例如:輸入端子、Fuse、輸入電容、輸入電感、濾波電容、橋整、熱敏、突波吸收器、輸出電容、輸出電容、輸出電感、變壓器、鐵芯、繞線、散熱片、大功率半導(dǎo)體、Case、熱源零件下之P.C.B.……。
4.5 零件溫度限制:
4.5.1 零件上有標(biāo)示溫度者,以標(biāo)示之溫度為基準(zhǔn)。
4.5.2 其他未標(biāo)示溫度之零件,溫度不超過P.C.B.之耐溫。
4.5.3 電感顯示個(gè)別申請安規(guī)者,溫升限制65℃Max(UL1012),75℃ Max(TUV)。
五.輸入電壓調(diào)節(jié)率
(Line Regulation), %
5.1 定義:輸入電壓在額定范圍內(nèi)變化時(shí),輸出電壓之變化率。
Vmax-Vnor
Line Regulation(+)=------------------Vnor
Vnor-Vmin
Line Regulation(-)=------------------Vnor
Vmax-Vmin
Line Regulation=----------------Vnor
Vnor:輸入電壓為常態(tài)值,輸出為滿載時(shí)之輸出電壓。
Vmax:輸入電壓變化時(shí)之最高輸出電壓。
Vmin:輸入電壓變化時(shí)之最低輸出電壓。
5.2 測試條件:
I/P:Min./Nominal/Max
O/P:Full Load
Ta:25℃
5.3 測試回路:
5.4 說明:
Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor 與Vmin-Vnor 之±最大值以mV 表示,再配合Tolerance%表示。
六.負(fù)載調(diào)節(jié)率
(Load Regulation)%
5.1 定義:輸出電流于額定范圍內(nèi)變化(靜態(tài))時(shí),輸出電壓之變化率。
|Vminl-Vcent|
Line Regulation(+)=------------------×100%
Vcent
|Vcent-VfL|
Line Regulation(-)=------------------×100%
Vcent
|VminL-VfL|
Line Regulation(%)=----------------×100%
Vcent
VmilL:最小負(fù)載時(shí)之輸出電壓
VfL:滿載時(shí)之輸出電壓
Vcent:半載時(shí)之輸出電壓
6.2 測試條件:
I/P:Nominal
O/P:Min./Half/Full Load
Ta:25℃
6.3 測試回路:
6.4 Load Regulation 亦可直接Vmin.L-Vcent 與Vcent-Vmax.之±最大值以mV 表示,再配合Tolerance%表示。
第三部分 測試報(bào)告要求的項(xiàng)目:
對于電源產(chǎn)品認(rèn)定測試,測試報(bào)告要求提供測試數(shù)據(jù)及結(jié)論??筛鶕?jù)要求減少測試項(xiàng)目,對于測試不合格品的應(yīng)該表明不合格的測試項(xiàng)。
一.輸入特性:
1.工作輸入電壓和電壓變動(dòng)范圍
2.輸入電壓的頻率和頻率變動(dòng)范圍
3.額定輸入電流:是指在輸入電壓和輸出電流在額定條件時(shí)的電流。
4.輸入下陷和瞬間停電:這是一種輸入電壓瞬間時(shí)下降或瞬斷的狀態(tài),要用額定輸出電壓和電流加以限定。測試的指標(biāo)為電壓和時(shí)間。
5.沖擊電流
6.漏電流
7.效率:因?yàn)樵撝笜?biāo)與發(fā)熱有關(guān),因此散熱時(shí)要考慮效率。
8.測試中要標(biāo)明輸入采用單相2 線式還是3 相三線式。
二.輸出特性:
1.額定輸出電壓
2.額定輸出電流
3.穩(wěn)壓精度
1)電壓穩(wěn)定度
2)電流調(diào)整率
3)紋波噪聲:包括最大紋波電壓;最大紋波噪聲電壓。
4.瞬間電流變動(dòng)導(dǎo)致的輸出電壓的變動(dòng)值。
三.附屬功能要求:
1.過流保護(hù)
2.過壓保護(hù)
3.輸入欠壓保護(hù)
4.過熱保護(hù)
5.絕緣電阻:輸入端與殼體;輸入端子和輸出端子;輸出端子和殼體。
6.絕緣電壓:打高壓:輸入與輸出、輸入和地、輸入AC 兩級之間,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)制定高壓值。
四.結(jié)構(gòu)規(guī)格:
1.形狀條件:如外包裝機(jī)殼的有無等。
2.確定外型尺寸和尺寸公差。
3.安裝條件:安裝位置、安裝孔等。
4.冷卻條件:強(qiáng)制或自冷以及通風(fēng)方向,風(fēng)量和孔徑尺寸。
5.接口位置和標(biāo)志
6.操作零部件(輸出電壓可調(diào)電阻、開關(guān)、指示燈)的位置和提示文字的位置。
7.重量
五.使用環(huán)境條件:
1.溫度
2.濕度
3.耐振動(dòng)、沖擊
六.其它條件:
1.輸入噪聲
2.浪涌
3.靜電噪聲(有外殼的有要求)