DC/DC模塊電源的測(cè)試和測(cè)試注意點(diǎn)
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當(dāng)用戶需求到一款電源，那么就需要對(duì)這款電源的主要參數(shù)進(jìn)行測(cè)試以評(píng)估此款電源的優(yōu)劣。
對(duì)于DC/DC電源來(lái)說(shuō)，電源的主要參數(shù)有輸出電壓偏差、線性穩(wěn)定率、負(fù)載穩(wěn)定率、轉(zhuǎn)換效率、輸出紋波和噪音、短路過(guò)流保護(hù)性能、容性負(fù)載、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、工作溫度等。下面將對(duì)以上電源的主要參數(shù)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的說(shuō)明和對(duì)相關(guān)的測(cè)試方法進(jìn)行介紹。
輸出電壓偏差：是指產(chǎn)品在標(biāo)稱的輸入電壓和標(biāo)稱的負(fù)載下測(cè)試得到的實(shí)際輸出電壓與其標(biāo)稱電壓的比值。具體的計(jì)算公式為：S=(V1-V0)/V0*100%，式中V1表示實(shí)際輸出電壓，V0表示標(biāo)稱的輸出電壓。例如：一款標(biāo)稱輸入為5V輸出為5V/200mA產(chǎn)品，在5V輸入電壓輸出負(fù)載為200mA下，測(cè)的其輸出電壓為5.03V。那么根據(jù)公式：S=(V1-V0)/V0*100%=(5.03V-5V)/5V*100%=0.6%，所以此款電源的輸出電壓偏差為0.6%。輸出電壓偏差越小，說(shuō)明電源的輸出電壓越接近標(biāo)稱電壓。一般廠家都會(huì)在其規(guī)格書(shū)中注明電源輸出電壓的偏差值，例如，某款電源的輸出電壓偏差注明為：±2%，假如其輸出電壓標(biāo)稱是5V，那么此款電源的輸出電壓范圍為4.9V-5.1V。
線性穩(wěn)定率：線性穩(wěn)定率表征的是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的變動(dòng)情況。此值越小，說(shuō)明電源在輸入電壓變化時(shí)輸出電壓變動(dòng)越小，也說(shuō)明電源越穩(wěn)定。具體的方法為：在輸出設(shè)定為滿負(fù)載的條件下，輸入電壓設(shè)定為電源規(guī)定的最高輸入電壓，測(cè)試其輸出電壓V高的值 。然后，輸入電壓設(shè)定為電源規(guī)定的中間輸入電壓測(cè)試其輸出電壓V中的值。再設(shè)定輸入電壓為電源規(guī)定的最低輸入電壓測(cè)試其輸出電壓V低，的值。最后根據(jù)公式：Line=[(V高 -V低 ) /V中]/0.2算出L ine值，另外要指出的是此公式針對(duì)的是我司定電壓輸入非穩(wěn)壓輸出的產(chǎn)品。對(duì)于穩(wěn)壓產(chǎn)品則要使用：Line=（V高 -V低 ) / V中公式進(jìn)行計(jì)算。例如一款：輸入為4.5V-5.5V，輸出為5V/200mA定電壓非穩(wěn)壓產(chǎn)品。在負(fù)載設(shè)定為200mA，輸入電壓設(shè)定為5.5V時(shí)，測(cè)試的其輸出電壓V高=5.56V；輸入電壓設(shè)定為5 V時(shí)，測(cè)試的其輸出電壓V中=5.03V，輸入電壓設(shè)定為4.5V時(shí)，測(cè)試的其輸出電壓V低=4.45V。那么根據(jù)公式Line=[(V高 -V低 ) /V中]/0.2=[ (5.56V-4.45V) /5.03V ]/0.2=1.11。此值說(shuō)明此款電源在輸入電壓變化1%時(shí)，輸出電壓將跟隨變化1.11%。
負(fù)載穩(wěn)定率：負(fù)載穩(wěn)定率表征的是產(chǎn)品的輸出電壓在輸入電壓不變負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓的變化情況。此值越小，說(shuō)明負(fù)載變動(dòng)時(shí)輸出電壓變化越小，也說(shuō)明電源的負(fù)載穩(wěn)定率越好。具體的測(cè)試方法為：設(shè)定輸入電壓為標(biāo)稱的輸入電壓，輸出負(fù)載為滿載，此時(shí)測(cè)試輸出電壓V滿 的值。然后設(shè)定負(fù)載為輕載，測(cè)試輸出電壓V輕 的值。最后根據(jù)公式：Load=[（V滿 - V輕 ）/ V滿] *100%即可算出其負(fù)載穩(wěn)定率。例如一款：輸入為4.5V-5.5V，輸出為5V/200mA定電壓非穩(wěn)壓產(chǎn)品。設(shè)定輸入電壓為5V輸出為滿載，測(cè)試得到V滿=5.03V，然后再設(shè)定輸出負(fù)載為滿載的20%，測(cè)試得到V低=5.13V。最后根據(jù)公式可以算出其負(fù)載穩(wěn)定率為：Load=[（V滿 - V輕 ）/ V滿] *100%=[（5.03V-5.13V）/5.03V ]*100%=1.98%。加載測(cè)試的電阻取值:電阻的功率不能低于電源模塊的標(biāo)稱功率,建議值為標(biāo)稱功率的2倍,電阻R的取值計(jì)算公式: R=Vout*Vout/Pout
比如輸入5V，輸出5V/50mA，那么根據(jù)公式：R=5V*5V/0.25=100Ω；要是進(jìn)行輕載測(cè)試，電阻R的取值計(jì)算公式: R=Vout*Vout/Pout*0.2 那么根據(jù)公式：R=5V*5V/0.25*0.2=20Ω
轉(zhuǎn)換效率：轉(zhuǎn)換效率是指輸出功率和輸入功率之間的比值，計(jì)算公式：ŋ=[Vout*Iout/Vin*Iin]*100%。比值越大，說(shuō)明產(chǎn)品的效率越高。效率是電源的性能的一個(gè)重要指標(biāo)之一。
輸出紋波和噪音：由于開(kāi)關(guān)電源的功率管是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，把直流輸入切換成脈動(dòng)狀態(tài)，所以會(huì)在輸出端產(chǎn)生紋波和噪音。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的紋波和噪音有可能會(huì)干擾系統(tǒng)正常工作的，所以必須要把它控制在一定值內(nèi)。故輸出紋波和噪音是越小越好，也是評(píng)價(jià)一款電源性能好壞的重要指標(biāo)之一。紋波和噪音的測(cè)試方法主要有兩種，一種是雙絞線法，另外一種是靠接法。以上兩種測(cè)試方法在操作上比較煩瑣，但所測(cè)試的結(jié)果比較準(zhǔn)確。下面推薦一種比較實(shí)用的測(cè)試方法，測(cè)試結(jié)果相對(duì)沒(méi)有那么準(zhǔn)確，但所得數(shù)據(jù)有很好的參考價(jià)值。因?yàn)椴捎么朔椒y(cè)試的值都比實(shí)際值大，故當(dāng)用此法測(cè)試的值符合要求的的話，那么在實(shí)際的值更符合要求了。具體測(cè)試接線如下圖：
圖一
圖一實(shí)際上也是一個(gè)電源廠家測(cè)試DC/DC模塊的一個(gè)常用的測(cè)試接線，前面所述的電源參數(shù)都可以通過(guò)這個(gè)測(cè)試接線得到實(shí)際的測(cè)試值。紋波和噪音的具體測(cè)試方法是：首先根據(jù)電源的型號(hào)，設(shè)定輸入電源的電壓為電源的標(biāo)稱值，再設(shè)定負(fù)載為標(biāo)稱值，最后合上開(kāi)關(guān)S，調(diào)整示波器并設(shè)定示波器的帶寬為20M。讀取所顯示的值，此值即是電源的輸出紋波和噪音。另外測(cè)試需要注意的是注意區(qū)分電源的輸出紋波和噪音，一般示波器顯示的比較亮的信號(hào)為紋波，顯示的信號(hào)比較細(xì)長(zhǎng)的均為噪音。噪音是電源輸出的高頻分量，測(cè)試時(shí)容易受環(huán)境的干擾，故通常不計(jì)入只做參考用。
短路過(guò)流保護(hù)性能：短路和過(guò)流保護(hù)是指當(dāng)負(fù)載過(guò)重或短路時(shí)，電源能夠自我限制輸出，從而保護(hù)負(fù)載的安全。短路和過(guò)流保護(hù)功能是用戶可以根據(jù)實(shí)際的需要來(lái)選擇的，是電源的一個(gè)高級(jí)功能。短路和過(guò)流保護(hù)的測(cè)試接線如圖一所示，具體測(cè)試方法是：設(shè)定輸入電源電壓為待測(cè)模塊的標(biāo)稱值，然后短路負(fù)載端。最后讀取輸入電流表的值，此值即為短路輸入電流，短路輸入電流越小越好。過(guò)流測(cè)試方法：同樣的設(shè)定輸入電源電壓為待測(cè)模塊的標(biāo)稱值，從標(biāo)稱負(fù)載開(kāi)始不斷加大負(fù)載，同時(shí)觀察輸入電流表的輸入電流值的變化情況，當(dāng)加到某個(gè)負(fù)載值，輸入電流表的值不再上升時(shí)即為電源輸出電流的過(guò)流點(diǎn)。
容性負(fù)載：電源的容性負(fù)載是評(píng)價(jià)電源帶容性負(fù)載的能力。具體測(cè)試方法如下：按照下圖測(cè)試接線，設(shè)定輸入電源電壓為待測(cè)模塊的標(biāo)稱電壓，負(fù)載設(shè)定為標(biāo)稱值。先預(yù)加一定的容值，按下開(kāi)關(guān)，觀察待測(cè)電源能否正常啟動(dòng)工作。如果可以就繼續(xù)加大容值，重復(fù)以上測(cè)試，直到電源不能啟動(dòng)為止，此時(shí)的值即為待測(cè)模塊的容性負(fù)載值。
動(dòng)態(tài)響應(yīng)：動(dòng)態(tài)響應(yīng)是評(píng)價(jià)電源對(duì)負(fù)載變動(dòng)時(shí)的響應(yīng)能力。按照?qǐng)D一接線，設(shè)定輸入電源電壓為待測(cè)模塊的標(biāo)稱電壓，負(fù)載設(shè)定和規(guī)格定義如下兩個(gè)表：
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負(fù)載1(H) |
100% Load |
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負(fù)載2(L) |
50% Load |
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負(fù)載1時(shí)間設(shè)定(T1) |
1 mS |
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負(fù)載2時(shí)間設(shè)定(T2) |
1 mS |
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上升電流斜率 |
0.8A/uS |
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下降電流斜率 |
0.8A/uS |
負(fù)載設(shè)定表一
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恢復(fù)時(shí)間 Recovery time |
恢復(fù)電壓 Deviation |
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輸出電壓 |
規(guī)格 |
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規(guī)格1﹕250uS Max. |
3.3V |
6% |
196mV |
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5V |
300mV |
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規(guī)格2﹕300uS Max. |
12V |
2% |
240mV |
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15V |
300mV |
規(guī)格定義表二
負(fù)載設(shè)定和接線接好后，按下開(kāi)關(guān)就可以通過(guò)調(diào)整示波器測(cè)量得到待測(cè)模塊的值，然后按照規(guī)格定義表二對(duì)照實(shí)測(cè)值看是否超出規(guī)格，恢復(fù)電壓越小，說(shuō)明待測(cè)模塊的動(dòng)態(tài)響應(yīng)越好。
工作溫度：是表示產(chǎn)品能夠正常工作的溫度范圍，溫度范圍越寬，說(shuō)明產(chǎn)品的溫度適應(yīng)性越好。一般DC/DC模塊的工作溫度等級(jí)分為三級(jí)，分別是商用級(jí)（0~40 ℃）、工業(yè)級(jí)（-40~+85 ℃））、軍用級(jí)（-40~+125 ℃）。我司的DC/DC常規(guī)的模塊均為工業(yè)用等級(jí)，在工業(yè)應(yīng)用中具有良好的溫度適應(yīng)性。
