摘要：在電子設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，電源產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)劣將直接影響其技術(shù)性能以及工作安全性和可靠性。當(dāng)電源出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品的癱瘓，電源產(chǎn)品的全方位測(cè)試則顯得尤為重要。
我們以電動(dòng)摩托車(chē)充電器為例，充電器作為電動(dòng)摩托車(chē)四大件（控制器、充電器、電池、電機(jī)）之一，是電動(dòng)摩托車(chē)重要的組成部分，也直接影響著電動(dòng)摩托車(chē)安全。劣質(zhì)充電器可能引起觸電、起火甚至是爆炸的嚴(yán)重后果。因此充電器在研發(fā)、生產(chǎn)、認(rèn)證等階段都會(huì)進(jìn)行嚴(yán)苛的測(cè)試認(rèn)證，圖 1為致遠(yuǎn)電子為其提供的整套測(cè)試方案。
圖1測(cè)試方案圖
充電器的重要電路組成部分就是開(kāi)關(guān)電源，如圖2所示。當(dāng)電源長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)生電壓電流不穩(wěn)定的問(wèn)題，甚至出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、過(guò)熱等有可能導(dǎo)致設(shè)備損壞的情況。所以需要嚴(yán)格地對(duì)電源進(jìn)行輸入、輸出、異常工況、開(kāi)關(guān)器件等進(jìn)行全方位測(cè)試，以及為了驗(yàn)證產(chǎn)品穩(wěn)定性對(duì)其進(jìn)行耐久測(cè)試。今天重點(diǎn)介紹兩款測(cè)試?yán)鹘o大家——PA功率分析儀與ZDL示波記錄儀。
圖2 開(kāi)關(guān)電源電路拓?fù)鋱D
一、測(cè)試設(shè)備—PA功率分析儀
PA功率分析儀可對(duì)電源的輸出電壓、電流、功率、諧波及轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，致遠(yuǎn)的PA5000H功率分析儀擁有0.05%功率測(cè)量精度，5MHz帶寬以及豐富的諧波測(cè)量功能廣泛適用于電源產(chǎn)品的研發(fā)與測(cè)試。
1. 功率分析儀—電參數(shù)測(cè)試
功率分析儀關(guān)注穩(wěn)態(tài)測(cè)試，功率分析儀的可同時(shí)測(cè)試交流輸入，直流輸出，對(duì)整體能效和電參數(shù)進(jìn)行同步分析，測(cè)試輸入和輸出的電壓、電流、測(cè)試電壓、電流有效值、功率因數(shù)、效率、諧波等，如圖3所示。
圖3 電參數(shù)測(cè)試
2. 功率分析儀—效率與功率因數(shù)測(cè)試
功率分析儀測(cè)試交流輸入功率和直流輸出功率，設(shè)置電子負(fù)載從空載到滿(mǎn)載，使用功率分析儀的X-Y的顯示模式，可以直接測(cè)試到效率和功率因數(shù)從空載到滿(mǎn)載的曲線圖。
圖4 效率曲線圖
圖5 功率因數(shù)曲線圖
3. 功率分析儀—IEC諧波測(cè)試
用電產(chǎn)品會(huì)根據(jù)IEC61000-3-2和IEC61000-3-11標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行諧波測(cè)試，驗(yàn)證其是否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，PA功率分析儀可以測(cè)量高達(dá)500次諧波，并有多種組合顯示方式能同時(shí)顯示各次諧波含量。
圖6 IEC諧波測(cè)試
4. PA功率分析儀—沖擊電流測(cè)試
通常在給負(fù)載通電的一瞬間會(huì)產(chǎn)生大電流，電流過(guò)大會(huì)對(duì)設(shè)備的正常工作造成影響。利用PSA可編程交流電源可模擬輸出啟動(dòng)相位在0°、90°和270°時(shí)的電壓情況，用PA功率分析儀對(duì)電子產(chǎn)品的開(kāi)機(jī)沖擊電流進(jìn)行測(cè)試。
圖7 沖擊電流測(cè)試
二、測(cè)試設(shè)備—ZDL示波記錄儀
ZDL6000示波記錄儀標(biāo)配8個(gè)板卡卡槽，各輸入通道之間相互絕緣隔離，為電源用戶(hù)可省下大量高壓差分探頭，可以提供電壓、電流、溫度…等多種輸入板卡，通道最多可達(dá)128CH，為客戶(hù)觀測(cè)波形時(shí)序，查找異常信號(hào)提供最佳解決方案。
1. 示波記錄儀—驅(qū)動(dòng)時(shí)序測(cè)試
一般測(cè)試驅(qū)動(dòng)時(shí)序的方法是用示波器加差分探頭，測(cè)試MOS的Vgs和Vds，使用電流探頭測(cè)試電感電流，可觀察到對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)質(zhì)量和電感電流工作模式，若是用示波記錄儀進(jìn)行測(cè)試，則不需要差分探頭，測(cè)試更加準(zhǔn)確，并且更加方便，如圖8所示。
圖8 驅(qū)動(dòng)時(shí)序測(cè)試
2. 示波記錄儀—異常捕獲與耐久測(cè)試
異常捕獲：電源產(chǎn)品在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，不知道會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題，示波器無(wú)法設(shè)置觸發(fā)條件，不容易捕捉到異常，而使用示波記錄儀記錄波形后可進(jìn)行回看，有效捕獲異常波形；
耐久測(cè)試：電源產(chǎn)品需要頻繁on/off實(shí)驗(yàn)，幾千次可能只有一次故障，所以需求記錄儀長(zhǎng)時(shí)間記錄下來(lái)分析產(chǎn)品的穩(wěn)定能。
圖9 多路同步耐久測(cè)試
3. 元件溫升測(cè)試
設(shè)備中關(guān)鍵部位的溫度異常會(huì)導(dǎo)致設(shè)備性能下降甚至損壞。因此溫升測(cè)試是產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中必不可少的一項(xiàng)。使用ZDL6000可以靈活組合電壓采集卡、16通道卡、溫度采集卡等多種板卡同步測(cè)量。例如在溫升測(cè)試中就可以裝配100M卡與溫度卡，同步測(cè)試器件工作電壓、電流以及關(guān)鍵部位的溫升情況。
圖10元件溫升測(cè)試
三、總結(jié)
為了保證電源長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定性，要對(duì)電源進(jìn)行全面測(cè)試分析，測(cè)試項(xiàng)目將多達(dá)幾十項(xiàng)，一定要根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目，選擇做合適的測(cè)試儀器，發(fā)揮儀器的最大性能，在電參數(shù)、能效、諧波測(cè)試方面用功率分析儀，在隔離測(cè)試、多通道同步分析、耐久測(cè)試、異常捕獲方面用示波記錄儀。