電源行業(yè)中對(duì)于AC/DC的電源測(cè)試解決方案

電源發(fā)展概述
　　電源行業(yè)是整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)的能源基礎(chǔ)行業(yè)，隨著電力電子設(shè)備的多樣化及人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，電源市場(chǎng)也隨之繁榮活躍起來(lái)，競(jìng)爭(zhēng)預(yù)演愈烈。

　　電源種類尤其復(fù)雜多樣，大致可以分為AC/DC電源、DC/AC電源、DC/DC電源、AC/AC電源等幾類；用途上又可分為適配器、UPS、PC電源、通信電源、安防電源、醫(yī)療電源、航空電源等。縱觀這些種類的電源，其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)正如業(yè)內(nèi)專家所指出的：1、更小的外形因子，即功率密度的提升，2、更高的效率，即要達(dá)到80%乃至90%以上，3、更低的每瓦成本。

　　這些都對(duì)電源測(cè)試提出了更加嚴(yán)格的要求，以保障滿足高要求的電源能夠適應(yīng)較為苛刻的使用環(huán)境。本文主要介紹了由北京普源精電科技有限公司（RIGOL）提供的AC/DC電源測(cè)試解決方案。

AC/DC電源的主要測(cè)試參數(shù)
　　在門類眾多的電源產(chǎn)品中，AC/DC電源是應(yīng)用最為廣泛的電源之一。如常見(jiàn)的筆記本適配器、手機(jī)適配器、PC電源等都是典型的AC/DC開(kāi)關(guān)電源，電子市場(chǎng)上的AC/DC開(kāi)關(guān)電源模塊也屬于這個(gè)范疇。

　　電源廠商為了保證出廠產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)，并進(jìn)一步提高AC/DC電源的性能指標(biāo)，通常都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試過(guò)程，其中包含了輸出測(cè)試、輸入測(cè)試、保護(hù)測(cè)試、安全測(cè)試、環(huán)境測(cè)試和E.M.C測(cè)試等種類繁多的測(cè)試項(xiàng)目。在這些測(cè)試項(xiàng)目中，更需要關(guān)注的是AC/DC電源特性的交流輸入范圍、電源調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率、紋波及噪聲、啟動(dòng)及保持時(shí)間、上升時(shí)間、過(guò)載保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、耐壓絕緣、漏電電流、電磁兼容、電源效率等一系列性能特征參數(shù)。

　　為了滿足復(fù)雜的測(cè)試要求，幫助電源廠商提高電源產(chǎn)品質(zhì)量，RIGOL的應(yīng)用工程師深入電源行業(yè)調(diào)查研究，為用戶提供了一個(gè)高效、快捷的AC/DC電源測(cè)試系統(tǒng)。

AC/DC電源測(cè)試方案
　　典型的AC/DC電源測(cè)試系統(tǒng)包含了程控交流電源、程控電子負(fù)載、高精度數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字示波器、多通道程控開(kāi)關(guān)以及工控機(jī)和測(cè)試軟件。

　　在測(cè)試系統(tǒng)中，所選用儀器設(shè)備的性能高低及品質(zhì)優(yōu)劣直接關(guān)系到測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定與效率。RIGOL作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的測(cè)量?jī)x器與解決方案供應(yīng)商，提供的數(shù)字示波器DS1302CA和數(shù)字萬(wàn)用表DM3058，在同端產(chǎn)品中擁有極高的技術(shù)指標(biāo)和穩(wěn)定的產(chǎn)品性能。

　　雙通道數(shù)字示波器DS1302CA擁有300MHz的帶寬和2GS/s的實(shí)時(shí)采樣率，可以非常準(zhǔn)確的完成電源紋波測(cè)試及其他基本測(cè)試；標(biāo)準(zhǔn)配置的USB接口和RS-232接口，為用戶提供了多種可選的系統(tǒng)集成方案；另外，可以選配的USB-GPIB模塊，能夠?qū)S1302CA接入GPIB總線的測(cè)試系統(tǒng)。如圖1所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 RIGOL DS1302CA數(shù)字示波器

　　DM3058是一款擁有240 000讀數(shù)的五位半高精度數(shù)字萬(wàn)用表，標(biāo)準(zhǔn)配置了USB接口、RS-232接口、GPIB接口和符合LXI-C標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，更是可以方便的接入多種類型的總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。在程控指令方面，不僅擁有符合SCPI標(biāo)準(zhǔn)的指令，還兼容市場(chǎng)上同類主流產(chǎn)品的指令，能夠直接替換使用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 RIGOL DM3058數(shù)字萬(wàn)用表

　　同時(shí)，在測(cè)量準(zhǔn)確度上達(dá)到了同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，基本直流電壓準(zhǔn)確度達(dá)到0.015%+0.003%，基本直流電流準(zhǔn)確度達(dá)到0.02%+0.005%，基本電阻準(zhǔn)確度達(dá)到0.02%+0.003%，為測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了保障；另外，其交流測(cè)試頻率范圍達(dá)到1MHz，保證了高頻開(kāi)關(guān)電源的測(cè)試；10A大電流的測(cè)量無(wú)須更換插孔和表筆，大大提高了測(cè)試效率和保證了儀器的安全使用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 測(cè)試系統(tǒng)方框圖

　　在顯示單元，DM3058采用了萬(wàn)用表中少有的256×64液晶顯示，各種功能參數(shù)設(shè)置采用菜單化操作，加強(qiáng)了在系統(tǒng)之外的易用性。

　　圖3所示是使用RIGOL DS1302CA及DM3058搭建的測(cè)試系統(tǒng)。此套測(cè)試系統(tǒng)可以完成AC/DC電源廠商所關(guān)注的重要電源性能特征的測(cè)試工作。下面以測(cè)試AC/DC電源的效率、電源紋波、輸入電壓調(diào)整率為例，具體介紹該測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試流程。

　　如今節(jié)能環(huán)保是所有產(chǎn)業(yè)的熱門議題，電源行業(yè)更是倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的先鋒。目前很多亞洲電源廠商已經(jīng)把目標(biāo)瞄準(zhǔn)在開(kāi)發(fā)半負(fù)載下能效可達(dá)88%以上，甚至高達(dá)90%以上的新型節(jié)能產(chǎn)品。那么，在測(cè)試過(guò)程中為了能夠準(zhǔn)確的獲得電源效率數(shù)據(jù)，一般需要經(jīng)過(guò)四次測(cè)量，即分別測(cè)量負(fù)載在25%、50%、75%和100%狀態(tài)下的效率，再取其平均值作為衡量該電源的效率。

　　紋波噪聲也是衡量AC/DC電源產(chǎn)品優(yōu)劣的一個(gè)重要性能指標(biāo)。紋波是指在輸出直流電壓上疊加交流成分的峰峰值。一般紋波不能超過(guò)輸出電壓的1%。

　　測(cè)試輸出電壓紋波時(shí)，首先由工控機(jī)來(lái)控制程控電源輸出，其輸出能夠使電源進(jìn)入正常工作狀態(tài)，然后控制程控電子負(fù)載使電源達(dá)到100%負(fù)載狀態(tài)，再由多通道開(kāi)關(guān)將DS1302CA示波器接入到電源的輸出端，通過(guò)工控機(jī)將數(shù)字示波器設(shè)置為直流耦合，使用1:1的探針輸入。另外，為了便于更好地觀察穩(wěn)定的紋波信號(hào)，可以打開(kāi)示波器的“帶寬限制”。最后，將數(shù)字示波器測(cè)量出的紋波信號(hào)峰峰值上傳至計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)起來(lái)，便得到了該電源的紋波電壓，如圖4所示。

　　　　　　　　　　　　　　圖4 RIGOL DS1302CA 測(cè)量的電源紋波電壓值

　　輸入電壓調(diào)整率是用來(lái)衡量一個(gè)AC/DC電源在負(fù)載及惡劣電網(wǎng)環(huán)境下的適應(yīng)能力的重要指標(biāo)。輸入電壓調(diào)整率是指輸入電壓在額定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓的變化率。

　　輸入電壓調(diào)整率的測(cè)量，是通過(guò)工控機(jī)來(lái)控制程控電源、多通道開(kāi)關(guān)、電子負(fù)載，與數(shù)字萬(wàn)用表協(xié)同工作完成的。假設(shè)一個(gè)額定輸出為12V的AC/DC電源的輸入電壓范圍在115～264VAC之間，在測(cè)試過(guò)程中，將負(fù)載設(shè)置為滿載狀態(tài)，將程控電源輸出從115VAC調(diào)節(jié)至264VAC，再使用DM3058數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試各階段的輸出直流電壓，記錄于工控機(jī)中，然后根據(jù)公式便可計(jì)算出該AC/DC電源的輸入電壓調(diào)整率。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖5 RIGOL DM3058數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量界面

　　測(cè)量速度與通訊速度快也是DM3058的重要特征之一。在程控測(cè)試中，以測(cè)量直流24V電壓為例，在該企業(yè)測(cè)試平臺(tái)上采用中速測(cè)量，同類萬(wàn)用表所需要的時(shí)間最快為360ms，而RIGOL DM3058只需要250ms。若在該測(cè)試平臺(tái)上連續(xù)測(cè)量直流電壓、交流電壓、頻率、電阻等177個(gè)項(xiàng)目，DM3058完成這一整套測(cè)量只需要88s，與同類萬(wàn)用表相比，時(shí)間縮短了整整10s。為整個(gè)生產(chǎn)測(cè)試過(guò)程帶來(lái)的效率提升不容小視。

　　以上是使用該測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量AC/DC電源的幾個(gè)典型參數(shù)。這套測(cè)量系統(tǒng)不僅可以高效、快捷的幫助用戶完成測(cè)試功能，同時(shí)也為用戶提高產(chǎn)品品質(zhì)提供了有力保障。RIGOL作為國(guó)內(nèi)異軍突起的測(cè)試測(cè)量廠商，將始終專注于測(cè)量，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，為用戶提供更多創(chuàng)新的行業(yè)解決方案，真正體現(xiàn)客戶價(jià)值。