電源測試全攻略（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注輔助電源。

測試方法：

輔助電源要關注以下幾個問題：

A、啟動電阻設計是否合理，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、開關管的電應力測試;

G、輔助電源的溫度應力測試;

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，滿載關機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，要求功率在開機和關機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后的電壓，過壓保護和欠壓保護以后，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設置為20us對應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端及開關管驅(qū)動波形，監(jiān)測是否出現(xiàn)輸出電壓過沖、開關管過流及開關管驅(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)，各個關鍵點的波形測試。

E、輸出電壓紋波測試：

輸出額定線形負載情況下，用測試電壓紋波的方法測試輸出電壓波形，其紋波P-P值應小于5%輸出電壓。

判斷標準：

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)有效的開通和關斷，高效率，低的EMI干擾，快速實現(xiàn)功率器件的保護等功能，測試中應對功率管驅(qū)動進行測試，為了防止由于探頭引起的影響，測試中用應采用差分隔離探頭(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，如起機過程中的芯片供電電壓等。

測試方法：

(1)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)動電阻應滿足推薦要求，如果采用加速電容或快速關斷方式時應評估其作用，負壓關斷時應確認其影響，一般情況下GS應有穩(wěn)壓管，分析驅(qū)動電路，確認電路設計合理性。

(2)驅(qū)動電壓

目前，公司的大部分的開關管都是使用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(所有的負載跳變條件為：跳變時間5ms，tr和tf為1A對應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，一般峰值應小于20V，同時注意驅(qū)動電壓要滿足飽和驅(qū)動。

(3)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(所有的負載跳變條件為：跳變時間5ms，tr和tf為1A對應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)，開通中不應有下跌，關斷后不會出現(xiàn)尖沖，死區(qū)時間滿足設計要求。

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

(4)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。

(5)瞬態(tài)狀態(tài)下的波形

在瞬態(tài)條件下，如開關機、輸出突加負載、突減負載，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，輸出短路放開的情況下驅(qū)動正常。由保護到恢復的過程中，驅(qū)動正常，波形的上升和下降沿應平滑，開通中不應由下跌，關斷后不會出現(xiàn)尖沖，死區(qū)時間滿足設計要求，驅(qū)動波形不應出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。

判定標準：

符合測試說明，合格;否則不合格。

(6)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、關機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 功率半導體器件的應力測試

測試說明：

功率半導體器件主要包括：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、電壓降額和結溫降額，故測試應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