电源测试大全三白盒测试.docx

1、电源测试大全三白盒测试电源测试大全（三）：白盒测试 - 全文来源：互联网作者：秩名2014年03月05日 10:560分享导读本文将详细介绍电源测试中的白盒测试，包括辅助电源测试、驱动电路的测试、功率半导体器件的应力测试、磁性器件的测试、DC/DC反馈环测试、PFC性能测试等关键词：白盒测试电源测试1 辅助电源测试测试说明：电源中辅助电源有重要意义，电源模块的正常工作靠辅助电源来保障，辅助电源工作要比主电路要求更可靠，因为即使在输入电压超限的条件下，辅助电源还要正常工作，以实现正常的保护逻辑，而且功率器件的驱动，控制芯片的工作都要靠辅助电源来保障，因此，对辅助电源的要求是：无论在动态的情况下还

2、是在静态的情况下，必须稳定可靠，输出电压稳定，以满足控制和通讯电路的要求。测试工作中要充分关注辅助电源。测试方法：辅助电源要关注以下几个问题：A、启动电阻设计是否合理，限流电阻（辅助电源的输入与高压直流母线排串联的电阻）设计是否合理；B、静态的情况下，辅助电源的电压是否在全电压、负载内；C、大动态的情况下，辅助电源是否正常；D、启动过程中输出电压是否出现过冲，384X Isence端及驱动波形是否异常；E、输出电压波形监测；F、开关管的电应力测试；G、辅助电源的温度应力测试；H、芯片的工作主要参数，如工作电压、功耗等。针对这些问题，需要测试相应项目：A、启动电阻和限流电阻测试启动电阻的功率降额

3、必须满足设计要求，计算功率的公式为：P（BmaxV1）/R，其中Vmax为辅助电源在各种情况下最大的输入电压，V1为辅助电源控制芯片（UC384X）正常工作电压，计算出来的功率不能超过选用的启动电阻的功率，同时启动电阻的温升必须满足降额要求。在最高的环境温度、辅助电源最高的输入电压Vmax下，正常工作时，启动电阻的最高温度（温度稳定以后）不超过120oC（15oC的降额，135oC-15oC120oC），如果在常温下测试，测试温升需要转换到最高工作环境温度。限流电阻的功率也要满足降额的要求，用示波器测试正常情况下，满载开机，满载关机情况下电阻两端的电压波形，通过电压波形，测试出电阻两端的电源有

4、效值，根据有效值计算电阻的功率，要求功率在开机和关机以及正常情况下要满足降额要求。B、静态的情况下，输出电压范围测试测试模块输入电压分别为Vinmin，Vinnom，Vinmax和输出Iomin，Ionom、Iomax，输出限流点，输出深度限流状态下的辅助电源每一路输出电压，要求每一路输出电压在每一种情况下都保持稳定，而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求（注意：Vinmin为辅助电源刚刚开始工作的电压，Vinmax为模块输入过压保护后的电压，过压保护和欠压保护以后，模块都能正常工作）。C、动态的情况下，辅助电源输出电压范围：用AC SOURCE调节模块的输入电压和输出负载同时跳变（输入

5、电压在最高电压和最低输入电压之间跳变，跳变时间为50ms，输出从空载到满载跳变，跳变时间为5ms，tr和tf设置为20us对应1A），在这种情况下，测试辅助电源各路输出电压，要求每一路输出电压都能保持稳定，而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求。D、关键点波形测试：分别在输入过压点-5V、欠压点5V启动时测试输出电压波形，3844 Isence端及开关管驱动波形，监测是否出现输出电压过冲、开关管过流及开关管驱动端波形异常等情况。同时在各种动态的情况下（包括输入动态，输出动态的情况下），各个关键点的波形测试。E、输出电压纹波测试：输出额定线形负载情况下，用测试电压纹波的方法测试输出电压波形

6、，其纹波P-P值应小于5输出电压。判断标准：以上测试项目作为检测辅助电源性能的测试。启动电阻温升正常，未出现开关管电流及驱动波形异常，在工作范围内辅助电源电压正常，在异常电压输入范围辅助电源正常（在电源能够实现保护的范围内正常），合格；否则不合格。2 驱动电路的测试测试说明：功率器件的驱动技术是电源可靠性的重要保障，好的驱动方式能够实现有效的开通和关断，高效率，低的EMI干扰，快速实现功率器件的保护等功能，测试中应对功率管驱动进行测试，为了防止由于探头引起的影响，测试中用应采用差分隔离探头（或采用一般的探头，同时示波器的电源用隔离变压器隔离），并注意以下问题：A、驱动电路分析；B、驱动电压；C

7、、驱动波形；D、瞬态情况下驱动波形；F、驱动芯片的电压，如起机过程中的芯片供电电压等。测试方法：（1）驱动电路分析审核驱动电路方式，无论变压器隔离驱动和集成IC驱动，驱动电阻应满足推荐要求，如果采用加速电容或快速关断方式时应评估其作用，负压关断时应确认其影响，一般情况下GS应有稳压管，分析驱动电路，确认电路设计合理性。（2）驱动电压目前，公司的大部分的开关管都是使用MOSFET或IGBT，MOSFET和IGBT的驱动都是使用电压方式，高的驱动电压会击穿栅极，测试在空载、半载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流跳变、空载到深度限流跳变（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A

8、对应20us），空载到短路及输入电压为最低、额定、最高，从最高电压到最低电压跳变（跳变时间为50ms）条件下的驱动波形，要保证驱动电压低于规定电压，一般峰值应小于20V，同时注意驱动电压要满足饱和驱动。（3）驱动波形测试在空载、轻载、半载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流跳变、空载到深度限流跳变（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路及输入电压为最低、额定、最高，从最高电压到最低电压跳变（跳变时间为50ms）条件下的驱动波形，波形的上升和下降沿应平滑，且满足效率和EMI要求（上升时间较快，管子的开通损坏小，但是电压尖锋较高，EMI会较大），开通

9、中不应有下跌，关断后不会出现尖冲，死区时间满足设计要求。对比PWM芯片输出波形和驱动波形，确认驱动波形和PWM输出波形一致。（4）驱动回路功率器件（MOSFET和IGBT）驱动电源要求低的阻抗特性，驱动回路面积尽可能小，驱动线尽量短，且驱动回路必须与功率回路分开。（5）瞬态状态下的波形在瞬态条件下，如开关机、输出突加负载、突减负载，由限流态到稳压态的转换，从稳压到限流态的转换，输出短路，短路开机，输出短路放开的情况下驱动正常。由保护到恢复的过程中，驱动正常，波形的上升和下降沿应平滑，开通中不应由下跌，关断后不会出现尖冲，死区时间满足设计要求，驱动波形不应出现振荡现象。判定标准：符合测试说明，合

10、格；否则不合格。（6）主控制芯片供电电压的测试用示波器测试主要的控制芯片的供电电压，捕捉模块上电过程、关机的过程以及正常工作情况下芯片供电电压的波形，芯片供电电压必须满足芯片资料的要求，同时最好工作在芯片资料推荐的工作电压下，任何情况都不能出现超过芯片工作电压范围的电压芯片供电。3 功率半导体器件的应力测试测试说明：功率半导体器件主要包括：DCDC的主功率管、输出整流二极管、PFC的主功率管、PFC的整流二极管、PFC的夸接二极管等。这些功率半导体器件的正确使用是电源可靠性的重要保证，为保证功率器件的合理使用，需要考虑合理的电流、电压降额和结温降额，故测试应在以下几个方面注意：A、满足电压降额

11、要求；B、满足电流降额要求；C、满足温度降额要求测试方法：A、测试功率半导体器件在最恶劣条件下的Vds电压波形，确定最高电压和最大尖锋电压。由于Vds的电压比较高，而且最大的电压尖锋的频率能够达到30-40MHz，故一般的测试时，电压尖锋小于300V的，可采用一般的示波器原配探头（一般额定电压为300，带宽为100M或50M，测试的波形不会失真），当电压尖锋大于300V时，测试以高压无源探头的测试结果为准（带宽为100M），测试的波形一般也不会失真。对于有源高压探头，因为带宽较窄，一般为20MHz，容易失真，不建议使用。对于电压应力的测试，主要测试在动态情况下的电压应力（因为稳态情况下的电压应

12、力较小），具体的测试条件如下：（1）输入电压为最高电压，分别测试输出空载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流（输出电压为50V左右）、空载到深度限流（输出电压小于40V），（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路情况下，器件的电压应力。改变输入电压，在最低输入电压和额定输入电压下重新以上的测试。记录测试的最大应力，记录超标的电压波形。（2）输入电压在最大电压和最下电压之间跳变（跳变时间为20ms）分别测试输出空载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流（输出电压为50V左右）、空载到深度限流（输出电压小于40V），（所有的负载跳变条件为：跳变时

13、间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路情况下，器件的电压应力。（3）模拟系统上运行的情况测试下，在系统上，当模块处于浮充状态，监控使模块变为均充，这时由于模块电压上升速度不一致，导致电压上升较快的模块瞬间承受过高的功率，同时模块又没法短路回缩（电压高于短路回缩点），这是模块的应力比较大，肯可能会导致器件应力超标。具体的模拟方法：如测试25A（或50A模块）时，用100A的模块和25A模块（或50A模块）并联，然后带100A的负载，调节100A模块的输出电压为43A，25A（或50A）模块的电压为42V，这时25A（或50A）模块没法带载输出，突然调节25A（或50A）模块的电压为

14、58V，这时25A（或50A）模块电压上升，从而瞬时带100A的负载，测试这时的管子电压应力。对于100A模块，可以采用机柜进行模拟以上的现象，主要是让模块子瞬间带很大的负载而又不让模块回缩，测试这时的电压应力。具体可以根据实际的使用电路分析和测试分别模块的最大电压应力。B、电流应力测试测试功率器件载最恶劣条件下的Ids电流波形，确定最高工作电流和最大尖锋电流，具体的测试条件如下：（1）输入电压最低电压，输出电压为最大，分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流（输出电压为50V左右）、空载到深度限流（输出电压小于40V），（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20

15、us），空载到短路情况下，器件的电流应力。（2）输入电压载最大电压和最小电压之间跳变（跳变时间为201ms），分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流（输出电压为50V左右）、空载到深度限流（输出电压小于40V），（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路情况下，器件的电流应力。具体可根据实际使用电路分析和测试，分别求出使用的最大额定电流。C、温度应力分别测试功率器件的最高温升，温升应该满足降额要求。测试最高温度下器件的壳温是最直接的判据；作为替代方式可以测试常温下的温升T，则器件的最高温升为：Tcasemax = Tenvmax +TTjmax = Tcasemax + P*RthTcasemax：最高壳温；Tenvmax：最高环境温度；Tjmax：最高结温；P：器件的功耗；Rth：从结到壳的热阻测试时，温度测试必须在最高的环境温度下测试。测试的条件为：输入温最低的输入电压，输出为最大功率（最高的输出电压，额定的输出电流）用多点温度测试仪测试各个功率器件的温升，同时打印温度曲