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    開關電源探測探討

    2021-04-24 ryder

    在電子環境中,電磁干擾對電源的工作會出現一定的影響,源效響應負載效應小的電源其穩定性較好,電子工程師在電源設計中應考慮到這些方面。


    一、探測項目


    需測項目包括開關電源空載輸出、額定負載時電壓和電流輸出、源效應、負載效應、紋波、耐壓和絕緣電阻、短路保護(或過流保護點)。


    探測參考各開關電源給出的具體參數說明書進行。


    關于較緊要的或功率在幾十瓦以上的電源,其效率(或內部功率器件的工作溫度)筆直決定了它的可靠性、故障率,應予探測;此外尚有多項其他指標應依據不同要求安排探測,例如突加負載輸出電壓的瞬時跌落及其恢復時間、AC/DC電源的輸入功率因數和波形峰值比、電源的各項EMC指標以及溫度系數、時間穩定性等。


    二、探測要求


    1、探測人員需能正確使用數字萬用表,識別開關電源的管腳圖,能調節功率電源的輸出電壓,具有電相關知識。


    2、探測儀器要求盡量使用精度高、辨別率高的儀器儀表,依據實際情況,選擇使用儀器。


    3、一般常規探測是在常溫常壓下探測的,對探測條件有特殊要求的需在要求條件下進行探測(比如有的要模擬工作現場的環境,如室外、陰雨、暴曬等)。


    三、探測辦法和過程


    3.1空載輸出電壓


    將開關電源的輸入電壓調至開關電源的額定電壓,用萬用表探測開關電源的輸出電壓,為了減小誤差,可以多測幾組數據(圖中的電源開關電源表示所檢開關電源)。


    圖1空載接線原理圖


    3.2額定負載下開關電源輸出


    這一步探測包括額定輸出電壓和電流的探測,首先要確定開關電源的額定負載,一般選擇電阻作為負載。留意選擇電阻的功率一定要遠大于開關電源的輸出功率,以減小電阻的發熱,還可以加一些散熱措施,如放置排風扇等。


    額定負載計算公式:


    R0=U2/p


    注:式中R0為額定負載電阻值,U為標稱輸出電壓值,p為額定功率。


    確定了額定負載以后,將開關電源額定輸入電壓接上,接通開關電源的負載回路,在負載回路中串一電流表(為安全計,推薦采用串入精密分流電阻器測其壓降,換算為電流值),探測回路中的電流,用萬用表電壓檔探測開關電源輸出電壓。并記錄電壓電流值。接線圖如2所示,圖中R0為額定負載。


    圖2額定負載接線原理圖


    3.3源效應(即電壓調整率)


    源效應為在開關電源的輸入電壓范圍內,輸入電壓從低到高變化時,輸出電壓相關于標稱輸出的變化量。


    將開關電源輸入電壓分別調至范圍的下限和上限,用萬用表測開關電源的輸出電壓并記錄。


    圖3源效應探測


    計算公式為:[(Vo1-Vo2)/Vo]*100%


    注:Vo1是在輸入電壓上限時測得的輸出電壓值,Vo2為在輸入電壓下限時測得的輸出電壓值,Vo為標稱輸出電壓。


    3.4負載效應(即電流調整率)


    負載效應為開關電源在額定電壓工作下,負載從額定負載到半載(或20%負載)變化時,開關電源輸出電壓相關于標稱值的變化量。


    這一步緊要的任務是確定負載,負載的百分比是依據電流計算的,也就是半載(或20%負載)電流占額定電流的百分比。依據計算得來的電流值,猜測出電阻值進行選擇。


    半載情況下負載計算公式:


    R1=(U2/p)*2


    注:R1為半載下負載電阻,即為額定負載的2倍。


    圖中R1為猜測出的等效負載。


    圖4負載效應探測


    計算公式為:[(Vo’-V額)/Vo]*100%


    注:Vo’是在開關電源輸出回路中接入了按百分比等效后的電阻后測得的開關電源輸出電壓,V額為在額定負載下測得的開關電源輸出電壓,Vo為標稱輸出電壓。


    3.5紋波


    開關電源空載至滿載,多點或繼續平均變化(一般探測空載、半載、全載三種情況下的紋波)額定輸入電壓條件下,將示波器調至20MHZ、交流耦合方式,適宜的掃描周期,用示波器的接地夾夾到開關電源輸出的GND端,用表筆接觸開關電源輸出的Vo端,讀出示波器中最大紋波的峰峰值。


    圖5紋波探測


    關于AC/DC電源,應在滿載、示波器掃描速度能顯示數個AC周期情況下觀察。示波器的“帶寬衰減”應置于封閉(不衰減)狀態。


    3.6耐壓和絕緣電阻


    耐壓是用耐壓探測儀探測的,依據開關電源所給的技術資料,查出耐壓的參考值,打開耐壓探測儀的電源,設置參數,包括交/直流、量程、漏流和時間設定,設定好之后,啟動耐壓探測儀,觀察超漏報警情況,如超漏報警,則漏流電流選的小,增大漏電流或降低探測電壓。要分別探測1、4與1、2和3、4之間的耐壓。


    圖6耐壓探測


    絕緣電阻用兆歐表探測,將適當工作電壓的兆歐表的兩端夾至要探測的兩端,快速搖動手柄至離合器打滑,讀出表值,也可選用電子式兆歐表進行探測。


    3.7短路保護特性(或過流保護點)


    這要看技術資料上給的說明,比如開關電源說明為:短路保護特性為長期自恢復,可以用導線連至開關電源的輸出端進行探測,長時間(依據要確定)觀察,短路時的電壓輸出以及短路排除后的開關電源輸出。


    圖7過流保護點探測參考電路


    圖中R3表示一個能出現兩倍于額定負載的電流(即此時R3的阻值為額定負載的一半),VO+和VO-分別接開關電源的輸出正端和負端。


    過流保護點的含義為當回路中的電流大到一定值時,開關電源截止輸出(電子元件技術網提示:留意有些開關電源的過流保護不是截止型而可能是限流型的)。在開關電源輸出回路中串入可變負載(要求可變范圍足夠大),通過調節可變負載,來調節回路中的電流,在電流上升期間,留意電流表的讀數,讀出在電流變至0(或某極小、較小值)之前的數值,即為開關電源的過流保護點(此時要留意電阻的散熱,因為在過流情況下電阻發熱比額定輸出時要多)。


    四、探測記錄與數據解決


    每一步探測都要具體記錄數據及異常情況,倘若有異常情況要分解原由。數據記錄以備計算參數和開關電源的評價而用。


    數據的解決:


    1、均勻值解決


    2、源效應計算


    公式為:


    [(Vo1-Vo2)/Vo]*100%


    注:Vo1是在輸入電壓上限時測得的輸出電壓值,Vo2為在輸入電壓下限時測得的輸出電壓值,Vo為標稱輸出電壓。


    3、負載效應的計算


    公式為:


    [(Vo’-V額)/Vo]*100%


    注:Vo’是在開關電源輸出回路中接入了按百分比等效后的電阻后測得的開關電源輸出電壓,V額為在額定負載下測得的開關電源輸出電壓,Vo為標稱輸出電壓。另外電子工程師們可以多關注下電子展,知道行業內最新產品最新技術,對自己還是有好處的。

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