电源测试系列之过温保护OTP test.docx

电源测试系列之过温保护OTP test.docx

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电源测试系列之过温保护OTPtest

电源测试系列之过温保护（OTPtest）

测试目的

验证待测电源不会因下列情形发生，从而造成由于内部温度升高而导致电源损坏、系统数据的丢失及安全事故发生:

-电源周边环境温度升高,或

-风流减少或被阻;

测试示意图

测试条件

-输入：

规格中定义的最小及最大输入交/直流电压，最小及最大交流频率；

-输出：

规格中定义的最大输出负载；

-温度：

常温及最高工作温度。

测试设置

在电源内部关键元器件上粘贴温度线（ThermalCouple）,如开关管，变压器，电感，整流管等热源及靠近热源的电解电容等位置。

在整个试验过程中需记录温度数据。

测试步骤

1.依规格要求设定最小输入电压/频率，将负载电流设为最大；

测试方式1

2.开机后，从最高工作温度开始，以每30分钟3~5˚C的速度改变待测电源周边环境温度，直到电源关机或输出震荡，测量并记录输出电压及各信号线波形；

3.将环境温度调整到常温，待电源冷却后重新开机，测量输出电压；

4.改变输入电压/频率，重复步骤2、3。

测试方式2

2.阻挡任何风流流经电源内/外部,直到电源关机或输出震荡，测量并记录输出电压及各信号线波形；

3.将待测电源取出（恢复正常工作条件），待冷却后重新开机，测量输出电压；

4.改变输入电压/频率，重复步骤5、6。

测试方式3-Adapter

2a.将Adapter放入无风流的烤箱内,逐渐增加烤箱温度，直到电源关机或输出震荡，测量并记录输出电压及各信号线波形；或

2b.将Adapter用厚棉布包裹，放在无风流的环境内,直到电源关机或输出震荡，测量并记录输出电压及各信号线波形；

3.将待测电源取出（恢复正常工作条件），待冷却后重新开机，测量输出电压；

4.改变输入电压/频率，重复步骤5、6。

判定条件

-待测电源不可以损坏（Damaged/Brokendown）；

-保护后重新开机，输出电压符合输出稳压要求（Regulation）；

-元器件温度不可超过额定值或符合单一故障条件下的安规要求；

-若有时序要求，则过温保护时符合规格时序要求。

注：

1.如果有电源设计有采用Firmware（如PMBus或Can-Bus），则需验证软件的状态读值是否满足要求，

2.如果有电源设计有采用LED作为电源工作状态指示，则还需验证LED在电源故障条件下的状态显示是否满足设计要求。

附：

测试报告表单参考（元器件温度数据报告请自行定义）

说明：

其他输出以及其他试验条件下的试验报告格式请参考上述表单制定！

电源测试系列之输出过/欠压保护（OVP/UVPtest）

测试目的

验证待测电源在内部发生故障而导致输出电压升高或降低至系统输入要求极限时，是否能及时关机从而保证系统的安全。

说明：

OVP/UVP测试通常有2种方式-外灌电压方式和回路故障模拟方式：

-外灌电压方式，比较适合中小功率电源在量产阶段的产线测试，尤其是组装好以后的成品测试检验，它通过在输出端外加电压来检验OVP/UVP设置是否满足规格要求，但这一方式并不能真正的反映电源OVP/UVP设置点，而且一般电源OV/UV的发生通常和电源本身的内部失效有关。

-回路故障模拟方式，对所有开关电源都适用；比较常见在工程样机验证阶段及产线的半成品测试阶段，它通过模拟电源内部的单一失效来检验OVP/UVP设置是否满足规格要求。

对线性电源来说，可通过短路/增加输出回路阻抗来模拟OV/UV情形，而对大部分开关电源来说，则通过模拟反馈回路的失效来实施检验。

本文将围绕模拟反馈回路失效这一方式来介绍OVP/UVP的测试方法。

测试示意图

测试条件

-输入：

规格中定义的最小及最大输入交/直流电压，最小及最大交流频率；

-输出：

规格中定义的最小/OVP，最大输出负载/UVP；

-温度：

最低工作温度，常温及最高工作温度。

测试设置

找到待测输出电路的反馈回路（如图示），改变反馈回路中采样电阻RA或RB的大小，使输出电压增加或降低，直至电源因OV或UV保护而关机或震荡（Hic-cup/Bouncing）。

测试步骤A

1.依规格要求设定最低环境工作温度，最小输入电压/频率，将负载电流设为最小（OVP），设为最大（UVP）；

2.开机后，改变反馈回路中采样电阻的大小，使输出电压增加或降低，直至电源因OV或UV保护而关机或震荡，测量输出电压并记录测试波形；

3.将采样电阻短路或开路，以待测电源提供的各种开机方式开机,测量输出电压并记录测试波形；

4.若OV/UV后，电源状态为bouncing/hic-cup，则持续开机短路至少30分钟；

5.改变测试条件（输入电压/频率及环境温度），重复步骤2、3、4；

6.同样方法测试其他输出。

测试步骤B（UVP）:

若输出电压因负载电流增加而降低，则需确认是先触动UVP还是OCP。

判定条件

-待测电源不可以损坏（Damaged/Brokendown）；

-OV/UV值符合规格要求；

-待测电源的内部逻辑状态指示信号符合规定要求。

注：

1.如果有电源设计有采用Firmware（如PMBus或Can-Bus），则需验证软件的状态读值是否满足要求，

2.如果有电源设计有采用LED作为电源工作状态指示，则还需验证LED在电源故障条件下的状态显示是否满足设计要求。

附：

测试报告表单参考

电源测试系列之风扇失效模拟测试（FanSpeed/failuretest）

测试目的

-验证在下列情形时，待测电源内嵌风扇可安规定/预期的转速运行，从而保证系统的安全平稳工作：

*电源周边环境温度升高/降低，

*电源内部器件温度升高/降低；

-验证在风扇故障时，无安全事故发生及保障的系统信息安全。

测试设置示意图

测试条件

-输入：

规格中定义的最小及最大输入交/直流电压，最小及最大交流频率；

-输出：

规格中定义的输出负载条件；

-温度：

最低工作温度，常温及最高工作温度；

1.风扇转速测试

a.测试设置:

1.将反光纸（大小约0.5cm*0.5cm~1cm*1cm）贴在风扇的叶片外边缘上，并将风扇转速测试仪的发光及光感应头对准反光纸所贴的位置上（反光纸将围绕风扇轴芯转动），

2.开启电源，检验风扇转速测试仪是否有读值；若没有，则调整风扇转速测试仪的发光及光感应头位置，使其端面与反光纸尽可能保持平行。

其实另外还有一种方法，就是监控风扇所提供的时钟信号，但这一方法比较复杂，而且要风扇有这一功能才行（如Fan_Ctr,Fan_CLK信号等）

b.测试步骤:

1.设置好的电源放入温度箱内；

2.依规格要求设定最低工作温度及最小条件负载条件；

3.依规格要求设定最小输入电压（频率）；

4.开机5~30分钟后，观察风扇转速1分钟；若转速变化在20RPM以内，则测量并记录风扇转速；

5.以10~20%逐渐增加负载至最大，每隔5~30分钟后观察、测量并记录风扇转速；

6.改变输入电压/频率，以同样百分比逐渐减小负载至最小，观察、测量并记录风扇转速；

7.改变环境温度（常温及最高工作温度），重复步骤1、2、3、4、5；

c.判定条件：

-风扇转速符合规格要求或符合规格曲线特性；

-电源处于静态工作状态时风扇转速稳定；

-当电源工作状态从某一稳定状态进入另一状态（如输入、输出或环境温度发生变化，或开/关机）时，在进入另一个稳定状态前，转速应平稳变化：

*避免Acoustic问题；

*避免用户误判-以为电源/系统故障。

2.风扇失效测试

a.测试设置

在电源内部关键元器件上粘贴温度线（ThermalCouple）,如开关管，变压器，电感，整流管等热源及靠近热源的电解电容等位置。

在整个试验过程中需记录温度数据。

b.测试步骤:

1.依规格要求设定最低工作温度，最小输入电压（频率）及最小条件负载条件；

2.卡住风扇或断开风扇供电电压后以待测电源提供的各种开机方式开机，观察电源输出及各种信号线，测量从开机到输出保护所需时间；

3.释放风扇或恢复风扇供电，观察风扇运行、电源输出及各种信号线状况；若待测电源因测试步骤b而导致关机，则以待测电源提供的各种开机方式重新开机并观察风扇运行、电源输出及各种信号线状况；

4.待测电源开机运行稳定后，卡住风扇或断开风扇供电电压，观察电源输出及各种信号线；

5.依次改变测试条件（输出负载，输入电压/频率及环境温度），重复测试步骤b,c,d,e。

c.判定条件：

-待测电源不可以损坏（Damaged/Brokendown）；

-元器件温度不可超过额定值或符合单一故障条件下的安规要求；

-风扇故障消除后，待测电源应可重新启动并正常工作。

注意事项：

1.如果有电源设计有采用Firmware（如PMBus或Can-Bus），则需验证软件的读值是否满足要求，

2.如果有电源设计有采用LED作为电源工作状态指示，则还需验证LED在电源故障条件下的状态显示是否满足设计要求。

附：

测试报告表单参考（元器件温度数据报告请自行定义）

说明：

其他输出以及其他试验条件下的试验报告格式请参考上述表

电源测试系列之时序测试（TimingTest）

测试目的

验证待测电源在开关机时的的各种时序是否符合设计预期。

测试示意图

测试条件

-输入：

规格中定义的最小及最大输入交/直流电压，最小及最大交流频率，或规格定义的输入条件；

-输出：

规格中定义的最小及最大负载或指定条件；

-温度：

最低工作温度，常温及最高工作温度；

常见开关电源时序示意图

测试步骤

1.依规格要求设定最低工作温度；

2.最小输入电压（频率）及最小条件负载条件；

3.AC/DCpoweron（上电）后测量T1、T2、T3及T4并记录波形；

4.AC/DCpoweroff（断电）后测量T5、T6、T7、T8及T9并记录波形；

5.上电后以开/关机控制信号开机，测量T2、T3、T4及T10并记录波形；

6.以开/关机控制信号关机，测量T7、T8、T9、T11及T12并记录波形；

7.依次改变测试条件（输出负载，输入电压/频率及环境温度），重复测试步骤c,d,e，f。

判定条件

-待测电源不可以损坏（Damaged/Brokendown）；

-时序符合规格要求。

附带验证

-各路辅助输出及主输出是否有glitch，电压是否有跌落（sag或dip），上升沿是否有负斜率及undershoot和overshoot是否满足设计要求；

-各种信号线（signal）是否有glitch，是否有跌落（sag或dip）及是否满足逻辑信号要求。

附：

测试报告表单参考

说明：

其他时序以及其他试验条件下的试验报告格式请参考上述表单制定！

电源测试系列之控制及逻辑信号测试（ControlandLogicsignalTest）

测试目的

验证待测电源提供的各种控制及逻辑信号是否符合设计预期。

测试示意图

测试条件

-输入：

规格中定义的额定输入交/直流电压，额定频率；

-输出：

规格中定义的最小及最大输出负载；

-温度：

最低工作温度，常温及最高工作温度。

测试内容

1.检查信号上/下拉电阻及供电电压源。

对电路图及Layout进行目视检查，确定它们是否符合规格要求。

2.Threshold及Sink电流测量方法

有两种方式测量控制及逻辑信号的Threshold及Sink电流（如下图所示）：

3.测量Threshold及Sink电流

测试步骤:

1.按规定要求设定示波器带宽，将小电流探棒钩在信号的非地端“+或-”；

2.依规格要求设定最低工作温度，额定输入电压（频率）及最小条件负载条件；

3.缓慢调整VR或DCSource的输出电压；

4.使逻辑信号电平降低到规格定义的逻辑高的下限，记录此时电阻值或DCSource的输出电压值，测量Sink电流；

5.控制信号电平降低到导致电源关机点，记录此时电阻值或DCSource的输出电压值，测量Sink电流；

6.继续调整VR或DCSource至控制或逻辑信号两端同电位（短接/Short），测量Sink电流；

7.缓慢调整VR或DCSource的输出电压；

8.使逻辑信号电平升高到规格定义的逻辑低的上限，记录此时电阻值或DCSource的输出电压值，测量Sink电流；

9.控制信号电平升高到导致电源开机点，记录此时电阻值或DCSource的输出电压值，测量Sink电流；

10.依次改变测试条件（输出负载，输入电压/频率及环境温度），重复测试步骤c、d、e。

判定条件：

-待测电源不可以损坏（Damaged/Brokendown）

-待测电源输出震荡

-上/下拉电阻及供电电压源符合规格要求

-Threshold及Sink电流符合规格要求

控制及逻辑信号图示参考

附：

测试报告表单参考

说明：

其他信号以及其他试验条件下的试验报告格式请参

电源测试系列之重启试验（ResetAfterShutdown）

测试目的

验证在下列情形时，待测电源可以重新启动工作：

-电源关机后重启；

-导致电源关机的内、外部故障消失/排除后重启。

测试示意图

测试条件

-输入：

规格中定义的最小及最大输入交/直流电压，最小及最大交流频率，或规格定义的输入条件；

-输出：

规格中定义的最小及最大负载或指定条件；

-温度：

最低工作温度，常温及最高工作温度；

测试要求

-快速开关机

-各种保护（OV/UV/OC/SCP/OT/FanFailure等）发生且导致故障的因素消除之后，重新启动电源；

测试步骤

正常关机或故障消除之后若干时间（如15S）内重新以电源提供的各种开机方式启动；

判定条件

-待测电源可以重新启动，且输出电压符合规格稳压要求；

-若电源内部有Firmware，则软件故障记录、记录清除及状态报告符合设计要求。

附：

测试报告表单参考

说明：

其他试验条件下的重启试验报告格式请参考上述表单制定！

电源测试系列之输出纹波噪声（OutputRipplenoiseTest）

测试目的

电源的输出电压/电流及输出信号上的纹波噪声大小是引起系统工作不稳定或干扰的重要因素，因此必须对此加以限制。

通常我们需要考察电源的输出电压/电流及输出信号上下列要素：

-工频信号的幅值（可引发系统间工频的干扰），

-纹波频率及幅值，

-高频噪声幅值，

-纹波+高频噪声两者总幅值；

因此，在一般电源的规格中通常会提出如下指标：

1.最大纹波噪声值：

在规格范围内的输入/出条件下，输出电压（电流或输出信号）上的纹波噪声（包含工频信号）的大小（绝对值），通常以峰-峰值或有效值表示；

2.纹波系数（%）：

在规格范围内的输入/出条件下，输出电压（或输出信号）上的纹波有效值Vrms与输出直流电压（或输出信号）Vo之比，即：

Ripple=Vrms/Vo×100%，对电流来说即为：

Ripple=Irms/Io×100%；

3.纹波电压抑制比：

在规定的条件下，输入电压（或信号）中的纹波电压Vr-i与输出电压（或信号）中的纹波电压Vr-o之比，即：

纹波电压抑制比=Vr-i/Vr-o；对电流来说为：

Ripple=Ir-i/Ir-o。

测试条件及示意图

-输入：

规格中定义的最小、额定及最大输入交/直流电压，最小及最大交流频率

-输出：

规格中定义的输出最小、最大负载及规格所允许的最小电容及其类型

-温度：

最低工作温度，常温及最高工作温度

测试要求

1.示波器设置：

-带宽：

按照规格中的最低带宽要求设定。

对开关频率在几百KHz以下的电源来说，20MHz可满足大部分的测试要求；

-采样方式：

Sample，Peak或Envelop模式。

Sample模式可以比较好的观察输出纹波（Ripple）及测量噪声（Noise）频率，Peak及Envelop模式则可以较好地衡量输出工频情况及纹波和噪声的整体水平；

-Timebase：

Timebase的设定需要满足待测信号局部信息的观测需要（如幅频特性），一般满足显示3~5个周期即可。

因此，对工频信号的观察，Timebase可设定为10mS；而纹波的观察，则一般设为5uS（一般开关频率在30~80KHz）；但高频噪声的观察，则需要根据实际测量状况加以调整。

2.探头与测量回路：

测试步骤

1）依规格要求设定最低环境工作温度，最小输入电压/频率及最大负载；

2）开机1~2分钟后观察输出纹波及噪声的变化；

3）若在1~2分钟内示波器显示波形无明显变动，则记录测量数据及保存波形；

4）反之则：

*改变示波器的最小时间分辨率（时基/TimeBase）以显示更多的波形，

*检查测试回路是否有接触不良；

5）依次改变测试条件（负载，输入电压/频率及环境温度），重复步骤3、4，测量并记录相应数据。

说明：

如果有待机辅助输出，则应同时测量主输出ON及OFF的情况下测量辅助输出的纹波噪声值。

判定条件

-Ripplenoise小于规格值

-输出纹波噪声中不含工频噪声信号

PS:

输出纹波噪声的改善对策，请参考另一篇博文《开关电源输出纹波的改善参考对策》。

附：

测试报告表单参考

说明：

其他试验条件下的试验报告格式请参考上述表单制定！

开关电源输出纹波的改善参考对策

开关电源输出纹波主要来源于五个方面：

1.输入低频纹波：

-增加输出低频滤波的电感，电容容量及数量。

低频纹波与输出电路的滤波电容容量及ESR相关：

*充放电时的电压升降量：

Vripple1=Imax/（Co×f）------加大输出电容值，可以减小纹波，

*电流进/出电容时ESR上电压降量：

Vripple2=∆I*ESR----采用并联的方式减小ESR值,或者使用LowESR电容，可以减小纹波；

-但电容的容量不可能无限制地增加，因此可另外采用前馈控制方法，降低低频纹波分量（前馈控制feedforwardcontrol（FFC）是按照扰动产生校正作用的一种调节方式，其目的是加速系统响应速度，改善系统的调节品质，主要用于一些纯滞后或容量滞后较大的被控参数的控制）；

-增加输出走线（Trace）的宽度。

2.高频纹波:

高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路

-适当提高开关频率，以提高高频纹波频率，

-采用多级滤波。

3.寄生参数引起的共模纹波噪声：

主要由于功率器件与散热器底板，变压器原、副边之间存在寄生电容及导线存在寄生电感引起。

-减小与控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容，并将散热器有效接地（可选择通过电容接地，或电容串电阻接地），同时在输出侧加共模电感及电容，

-降低开关尖刺幅度（降低漏感、开关管与整流管的寄生电容，适当调整RCD参数等）。

4.功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声，主要来源于：

-高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器件开关时功率器件结电容与线路寄生电感的谐振，其频率一般为1-10MHz；可以通过选用软恢复特性二极管、结电容小的开关管和减少布线长度等措施可以减少超高频谐振噪声。

-分布及寄生参数引起的开关电源噪声

*开关电源的分布参数是多数干扰的内在因素，开关电源和散热器之间的分布电容、变压器初次级之间的分布电容、原副边的漏感都是噪声源。

*共模干扰就是通过变压器初、次级之间的分布电容以及开关电源与散热器之间的分布电容传输的。

其中变压器绕组的分布电容与高频变压器绕组结构、制造工艺有关。

*可以通过改进绕制工艺和结构、增加绕组之间的绝缘、采用法拉第屏蔽等方法来减小绕组间的分布电容。

*而开关电源与散热器之间的分布电容与开关管的结构以及开关管的安装方式有关。

采用带有屏蔽的绝缘衬垫可以减小开关管与散热器之间的分布电容。

-设计PCB板最好注意以下几点:

*从输入到输出最好按顺序走线；

*开关变压器底下和附近不走取样电路，保护电路，主芯片及振荡相关电路的线路；

*总接地点取在输出滤波电容上比较合适，各电路接地点应从总接地点分别引出；

*驱动信号到开关管走线尽可能短，且尽可能的粗，开关变压器到输出整流管也是一样；

5.闭环调节控制引起的纹波噪声

-在调节器输出增加对地的补偿网络，调节器的补偿可抑制调节器自激引起的纹波增大；

-合理选择闭环调节器的开环放大倍数和闭环调节器的参数，开环放大倍数过大有时会引起调节器的振荡或自激，使输出纹彼含量增加，过小的开环放大倍数使输出电压稳定性变差及纹波含量增加.所以调节器的开环放大倍数及闭环调节器的参数要合理选取，调试中要根据负载状况进行调节，以获得足够的环路稳定裕量。

-在反馈通道中不增加纯滞后滤波环节.使延时滞后降到最小.以增加闭环调节的快速性和及时性，对抑制输出电压纹波是有益的。

电源测试系列之待机（Standby/off-mode）功耗测试

（2）

测试目的

验证待测电源的能耗是否符合法规/标准/规格要求，如待机（Standby/off-mode）功耗，BlueAngel，电源规定负载条件下的效率等。

测试示意图

一.待机（Standby/off-mode）功耗测试-（EnergyStar/CEC/DOE,EuP,CECP）

测试条件

-输入：

标称电网电压，频率（TypicalNominalVoltageandFrequency），如（具体可参考本博客内的文章）：

*欧洲、新西兰和澳大利亚为230V/50Hz，

*北美地区115V/60Hz，

*中国220V/50Hz，

*日本100V/50、60Hz。

-输出：

*外置（External）电源-负载为0%,

*内置（Internal）电源,仅保留Standby输出-Standby负载为规格要求（配合系统需求）

测试步骤

1）按能效标准规定或规格要求设定输入/出

2）开机后开始观察输入有功功率值变动情况，t≧5分钟之后开始测量

3）记录测量数据:

Vin,F,Pin

判定条件

有功功率Pin小于能效标准规定值

参考值

网址参考

http:

//standby.lbl.gov/

https:

//www.energystar.gov/

http:

//www.efficientpowersupplies.org/

（EuP）

CEC:

CaliforniaEnergyCommission

EuP:

Energy-usingProducts

附：

测试报告表单参考

说明：

其他试验条件下的试验报告格式请参考上述表单制定！

抽样检验

AQL的定义

AQL原来叫“合格质量水平（AcceptableQualityLevel）”，在新版国家标准《GB/T2828.1-2003计数抽样检验程序第1部分：

按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划》中，AQL的全称被改为了“接收质量限（AcceptanceQualityLimit）”，其定义为“当一个连续系列批被提交验收抽样时，可允许的最差过程平均质量水平”。

检验水平

在AQL中，有三种一般检验水平（Ⅰ、Ⅱ