電源測試大全（三）：白盒測試

　　1 輔助電源測試

　　測試說明：

　　電源中輔助電源有重要意義，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，因為即使在輸入電壓超限的條件下，輔助電源還要正常工作，以實現(xiàn)正常的保護(hù)邏輯，而且功率器件的驅(qū)動，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)注以下幾個問題：

　　A、啟動電阻設(shè)計是否合理，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、大動態(tài)的情況下，輔助電源是否正常；

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

　　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)項目：

　　A、啟動電阻和限流電阻測試

　　啟動電阻的功率降額必須滿足設(shè)計要求，計算功率的公式為：

　　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，計算出來的功率不能超過選用的啟動電阻的功率，同時啟動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，啟動電阻的最高溫度（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，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，跳變時間為50ms，輸出從空載到滿載跳變，跳變時間為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)鍵點波形測試：

　　分別在輸入過壓點-5V、欠壓點＋5V啟動時測試輸出電壓波形，3844 Isence端及開關(guān)管驅(qū)動波形，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)動端波形異常等情況。同時在各種動態(tài)的情況下（包括輸入動態(tài)，輸出動態(tài)的情況下），各個關(guān)鍵點的波形測試。

　　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)：

　　以上測試項目作為檢測輔助電源性能的測試。啟動電阻溫升正常，未出現(xiàn)開關(guān)管電流及驅(qū)動波形異常，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)動電路的測試

　　測試說明：

　　功率器件的驅(qū)動技術(shù)是電源可靠性的重要保障，好的驅(qū)動方式能夠?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)動電路分析；

　　B、驅(qū)動電壓；

　　C、驅(qū)動波形；

　　D、瞬態(tài)情況下驅(qū)動波形；

　　F、驅(qū)動芯片的電壓，如起機(jī)過程中的芯片供電電壓等。

　　測試方法：

　?。?）驅(qū)動電路分析

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

　?。?）驅(qū)動電壓

　　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)動都是使用電壓方式，高的驅(qū)動電壓會擊穿柵極，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（跳變時間為50ms）條件下的驅(qū)動波形，要保證驅(qū)動電壓低于規(guī)定電壓，一般峰值應(yīng)小于20V，同時注意驅(qū)動電壓要滿足飽和驅(qū)動。

　?。?）驅(qū)動波形

　　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（跳變時間為50ms）條件下的驅(qū)動波形，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)時間滿足設(shè)計要求。

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

　?。?）驅(qū)動回路

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

　?。?）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)動正常。由保護(hù)到恢復(fù)的過程中，驅(qū)動正常，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)時間滿足設(shè)計要求，驅(qū)動波形不應(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。

　?。?）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

　　測試方法：

　　A、測試功率半導(dǎo)體器件在最惡劣條件下的Vds電壓波形，確定最高電壓和最大尖鋒電壓。由于Vds的電壓比較高，而且最大的電壓尖鋒的頻率能夠達(dá)到30-40MHz，故一般的測試時，電壓尖鋒小于300V的，可采用一般的示波器原配探頭（一般額定電壓為300，帶寬為100M或50M，測試的波形不會失真），當(dāng)電壓尖鋒大于300V時，測試以高壓無源探頭的測試結(jié)果為準(zhǔn)（帶寬為100M），測試的波形一般也不會失真。對于有源高壓探頭，因為帶寬較窄，一般為20MHz，容易失真，不建議使用。

　　對于電壓應(yīng)力的測試，主要測試在動態(tài)情況下的電壓應(yīng)力（因為穩(wěn)態(tài)情況下的電壓應(yīng)力較?。?，具體的測試條件如下：

　?。?）輸入電壓為最高電壓，分別測試輸出空載、滿載、限流狀態(tài)、空載滿載跳變、空載到限流（輸出電壓為50V左右）、空載到深度限流（輸出電壓小于40V），（所有的負(fù)載跳變條件為：跳變時間5ms，tr和tf為1A對應(yīng)20us），空載到短路情況下，器件的電壓應(yīng)力。改變輸入電壓，在最低輸入電壓和額定輸入電壓下重新以上的測試。記錄測試的最大應(yīng)力，記錄超標(biāo)的電壓波形。

　?。?）輸入電壓在最大電壓和最下電壓之間跳變（跳變時間為20ms）分別測試輸出空載、滿載、限流狀態(tài)、空載滿載跳變、空載到限流（輸出電壓為50V左右）、空載到深度限流（輸出電壓小于40V），（所有的負(fù)載跳變條件為：跳變時間5ms，tr和tf為1A對應(yīng)20us），空載到短路情況下，器件的電壓應(yīng)力。

（3）模擬系統(tǒng)上運行的情況測試下，在系統(tǒng)上，當(dāng)模塊處于浮充狀態(tài)，監(jiān)控使模塊變?yōu)榫洌@時由于模塊電壓上升速度不一致，導(dǎo)致電壓上升較快的模塊瞬間承受過高的功率，同時模塊又沒法