检测开关电源的测试方法

‘壹’ 开关电源实用电路图 高效、经济、实用的RIGOL开关电源测试方案

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。近几年，随着电力电子技术的发展和创新，开关电源技术也在不断地创新，向高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化方向发展，这就需要用更为高效的测试设备进行产品设计验证和功能测试，不同的电源体系结构也需要有适应更宽范围技术指标的通用测量仪器。
本文中将以国内测试测量行业领先企业RIGOL(北京普源精仪科技有限责任公司)的产品为例介绍一些开关电源的常用测试方案。

测量基本参数

在开关电源行业，测试的基本参数离不开以下几项：
1．时间测量，包括开机和关机时间测量。时间测量是每个电源的必测项目，只有知道了时间，才能更好地测量出能量的损耗问题。另外，对于开机关机的时间，每类产品都有很严格的要求。如果时间过长，无论是整体电路，还是各个元器件本身都会给系统带来很大的损耗。
2．功率测量，如开关损耗、传导损耗、正常工作功率、不同状态的功率等。现在每个国家对生产研发过程的节能要求都在提高，而节约电能最有效和最根本的途径就是提高能源利用率，即提高产品的功率。所以功率测量对于电源测量来说变得越来越重要。
3．电压测量，如纹波、纹波系数、噪声测量、有效波形测量。电压测量最主要的是输出电压的纹波测量。纹波和噪声是衡量一个电源优劣的主要性能指标之一。一般开关电源的纹波电压都要求控制在50mV以内。
4．电流测量，包括正常工作电流和不同工作状态下的电流。
对于以上测量参数，我们可以借助RIGOL DSl302CA数字示波器和DM3064数字万用扒改表列举一些快速有效的解决方案。

瞬态响应信号测量

负载瞬变时间是一项动态时间，它是负载电流瞬变后开关电源的输出电压稳定到预先规定稳定带内的时间。测量信号的过程中，示波器必须有足够的采样率和波形捕获率才能有效的捕获到需要的波形。我们通常所测的响应为μS或ms量级，而RIGOL的DSl302CA可以测量最小1.2ns的上升时间，完全可以捕获该瞬变信号。图1反映了电流由0.1mA到65mA的过程中电压瞬态变化情况。

及时发现有害波形信号

电源的开启延迟是从施加交流输入至输出达到其调整范围之内的时间。如果开关电源在开启时，有有害波形产生，即有可能损坏开关晶体管的电流尖峰。对于该有害波形，可以通过抑制电路等方法来消除。而通过用示波器的测量，我们就可以及时发现有害波形，并在电源开启的瞬间，有效地抑制有害信号的产生，间接提高后需电源的工作效率。图2是DSl302CA捕获的波形。

在系统中重现信号

如果捕捉到偶发、瞬时信号后不仅仅满足于对该信号的简单分析与计算，还希望能够在系统中重现该信号，那么RIGOL数字示波器与函数／任意波形信号发生器的无缝互连则可以提供完美的解决方案。DG3121A信号发生器可以通过专用接口直接访问DSl302CA的波形内存，从而在信号发生器上再现之前捕获的毛刺或偶发信号波形。通过这样的方法，可以再现信号搜此禅，让测试测量更加方便。

同时测量输入输出信号

在开关电源测试中经常同时测量电路的输入和输出端，但输入和输出电压的差距较大，给操作带来了一定难度。DSl302A的交替触发能够同时测量分析输入和输出两个信号，解决了操作上的难题。以往在中端示波器中，双通道同时显示时都是时基共用，而现在的产品就可用交替触发来实现两个通道各自有自己的时基，并且在各通道上可以选取不同的触发方式。如图4所示，两个不同的信号，一个是Vpp=188V的信号，另一个是Vpp=102mV的信号，它们的频率分�为50Hz和20kHz。捕获纹波和分析噪声
纹波和噪声是在所有其他参数恒定的条件下，在规定带宽内直流输出电压对其平均值的周期性和随机性偏离，它代表调整和滤波电路后面直流输出电压中所残存不需要的交流和噪声成分。纹波和噪声可以用有效值或峰峰值度量，峰峰值可以提供有关高幅度、短持续时间尖峰的信息，而有效值则有利于确定预期的信噪比。具体的讲，纹波是出现世尘在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰一峰(peak t0peak)值表示，一般在输出电压的0.5％以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰一峰值表示，一般在输出电压的1％左右。纹波噪声是二者的合成，用峰一峰值表示，一般在输出电压的2％以下。图5是DSl302CA观察的纹波信号波形。

开关电源漂移测量

漂移主要指电源输出电流或电压的周期和随机偏离。开关电源的漂移测量需要很长时间，并对测量精度要求较高。实际测量中我们一般会把所有测量出来的数据做一个统计，然后在这个统计值的基础上计算出它的PPM值，总时间在24小时左右。这个测试过程不但枯燥而且很容易出错，为了能让工程师的测量变得更加方便，并且让测量误差降到最小，RIGOL提供了DM3064万用表加PC控制的解决方案。
通常实验时，我们不但要满足测试精度和测试速度的高要求，还要保障一定量的测试时间。这样一来，如果长期值守，就难免会出现测量失误。为解决这个问题，我们可以通过计算机软件控制测量，让万用表采集每隔一段时间的电压、电流，而对于时间段的大小，工程师也可以任意设定，真正实现通过万用表轻松采集数据。DM3064可以实现一路最多采集200万个数据，如果要存储更多的数据也可以选择直接存储到U盘或者存储到电脑中。
使用DM3064的方便之处在于数据采集后其自带软件可以直接完成数据保存，把数据保存为txt或mdb数据库文件，以便于借助数学分析工具在电脑上直接对这些数据进行分析。

多路巡检测量

如果我们已经不满足于单路测量，希望实现多路同时测量，则可以选择DM3064的数据巡检功能多路巡检测量，最多能够实现一次同时测量16路信号。同时测量每个输出模块的电流电压后，可通过计算机软件统计出需要的数据，然后再对统计到的每路数据进行分析。
如果我们想看数据在巡检时候的波形，也可以打开波形显示，观察数据巡检时候的数据变化曲线。在波形图中，我们可以通过Ultralogger软件在PC上很直观地看到电压电流变化曲线。
RIGOL万用表针对数据的巡检和采集功能可以快速实现电流电压的巡检和数据采集。并且Ultralogger软件能通过GPIB和USB总线实现现场控制，也可以通过LAN实现远程控制，并且能把每个工作站的数据报告定期返回给远程的服务器。

温度测量

温度测量是电源产品测试过程中最重要的环节之一，现在的电源产品都要满足FEC、VDE、UL、CSA、FCC等温度测量标准，所以温度对于电源也是重要的测量参数之一。
随着电源技术的进步，产品对温度的要求越来越高。在测量过程中，可以用DM3064万用表加上温度传感器把采集到的物理信号转化为电信号，然后转化为相应的温度值。
同理，如果需要别的方面的应用，也可以使用相应的传感器进行测量，选择采集功能实现快速传感器的测量功能。

其他应用测量

在开关电源行业中，需要模拟开关管开关的频率和同步频率来进行测量，在这类产品测试中，我们可以增加信号源来模拟开关电源在不同状态下的工作频率。也可以使用信号发生器发出的信号来模拟原控制信号。在此，我们除了可以选择上面提到的DG3121A，还可以选择DG2000系列和DGl000系列的信号源。另外，我们可以把上面的仪器都集成到测试系统中去，把信号源、万用表、示波器、功率计等绑定在一起，通过软件的控制可以来实现不同性能及其输入输出特性的测试，帮你实现生产线的自动化测试，如图9所示。

结语

在开关电源测量中，可以有多种测量方案，关键是选择适合自己测量的解决方案。每个测试测量过程都有各自的优点和缺点，关键是合理的平衡各方面因素来选择适合自己的测量工具。本文中介绍的测试方案，灵活、高效，具有极高性价比，可大大提高电源生产和研发效率。

‘贰’ 开关电源应该怎么测试

首先接上假负载，
多组输出的开关电源，接假负载在其主输出上。
为防有故障引起爆管烧块的情况，应在输入端串入适宜的阻抗，限在安全电流下。
检查输出组电压是否正常，逐组排除；
无输出电压的情况下，检查供电，整流，主电压，排除后检查各绕组，主绕组，反馈绕组，输出绕组，排除后检查振荡元件。

‘叁’ 简述灯泡,导线,开关及电源的检测方法

白炽灯灯泡一般检查使用万用表×1Ω电阻档可以检查，电阻值不应为0，根据灯泡功率大小电阻值在数十欧姆以内。
同样，导线与开关两端使用万用表×1Ω档测量导线两端快关两端，导线两端电阻值应接近0，开关两端在接通状态电阻值也应该接近0，但是，作为开关，在断开状态下，开关两端用万用表×10K档（倍率最大的一档）测量时阻值应该是无限大。
至于电源，一般可以用万用表测量电源两线之间的电压（包括开关电源、稳压电源的输出线之间的电压）是否合乎，对交流电供电线路有时可以用测电笔检查火线是否带电，但是，这种测量只能肯定电源电压有无，最可靠的办法是使用“较火灯”即在电源两端接上一个对应电压的较大功率的灯泡，也就是让电源带上正常负载，如接上的灯泡能正常点亮，说明电源基本良好，若不能正常发光，那么电源肯定存在问题。
至于节能灯泡属于电子设备了，一般只能接到正常电源上（例如换到另一个正常的灯座上）看是否能点亮来判别是否灯泡的问题了。

‘肆’ 开关电源变压器的测试方法

开关电源变压器的测试方法

（1）
外观检查。开关电源变压器工作频率较高，为15625Hz，一般使用磁性材料来导磁，常见故障是绕组之间漏电或短路。检查时首先应从外表来观察是否有打火烧焦的痕迹，外表是否太脏，各引脚间是否有污物（有些开关电源变压器各引脚间距很小，如三洋83P机芯开关电源变压器），由于开关电源变压器是紧贴印刷电路板安装的，容易积灰，碰到气候或环境潮湿时易放电打火。

（2）
万用表测试。开关电源变压器外观无问题，可用万用表测量其电阻值，判断线圈是否有断路故障。用万用表对短路较为严重的开关电源变压器也可测出，测量时可选择适当的电阻档，使测量的电阻值在中值附近，根据绕组的匝数及使用的线径，查出漆包线的每米欧姆值，计算绕组的欧姆值，与测量的电阻值比较，就能判断是否有短路现象，但这只是粗略测量，有些开关电源变压器由于匝间绝缘击穿，或层间绝缘击穿，电阻值相差不多，就不一定能测量出来。

开关电源变压器各绕组之间的绝缘电阻为无穷大，各绕组和磁芯（铁芯）之间的绝缘电阻也应该使无穷大。

（3）
替代测量。若手头有一只同规格的开关电源变压器，可采用替代测试，该法直观、省事。

‘伍’ 开关电源变压器的测试方法

1、通过观察变压器的外貌来检查其是否有明显异常现象。如线圈引线是否断裂，脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹，铁心紧固螺杆是否有松动，硅钢片有无锈蚀，绕组线圈是否有外露等。
2、绝缘性测试。用万能表Rx10k档分别测量铁心与初级，初级与各次级、铁心与各次级、静电屏蔽层与衩次级、次级各绕组间的电阻值，万用电表指针均应指在无穷大位置不动。否则，说明变压器绝缘性能不良。
3、线圈通断的检测。将万用表置于Rx1档，测试中，若某个绕组的电阻值为无穷大，则说明此绕组有断路性故障。
4、判别初、次级线圈。电源变压器初级引脚和次级引脚一般都是分别从两侧引出的，并且初级绕组多是标有220V字样，次级绕组则标出额定电压值，如15V、24V、35V等。再根据这些标记进行识别。

‘陆’ 开关电源的稳压范围怎么测试

测试方法，1：埋喊先给给电源带上额定负载。2：把交流调压器接入市电端给电源输入标称最低电压（比如100V），测量电源输出电压。3把交流调压器接入市电端给电源输入标称最高电压（比如250V），测量电源输出电压。两次测量出来的电压和标称电压误差值就是稳压精度，最高电压输入和最低电压输入输出在消型标称拿液猜精度以内的就是稳压范围。

‘柒’ 开关电源跌落测试方法

开关电源跌落测试步骤为：
1、打开玻璃窗口，将试样放进滚筒箱(根据不同的测试要求笑芦选择合适的滚筒箱。
2、插上电源线，打开电源开关接通电源。
3、打开计数器透明玻璃罩，根据要求设定好测试次数，按RST复位碰悉带。
4、按下启动按钮，设备开始运行，此时根据需要调节速度旋钮，使之达到规定的测试速度，即可正常陆世测试。
5、当测试次数达到设定值后，设备自动停止运行。

‘捌’ 如何用示波器对开关电源进行检测

1.示波器和电源测量

整个开关设备的电压可能很高，而且是“浮动的”，也就是说，不接地。信号的脉冲宽度、周期、频率和占空比都会变化。必须如实捕获并分析波形，发现波形的异常。这对示波器的要求是苛刻的。

多种探头——同时需要单端探头、差分探头以及电流探头。仪器必须有较大的存储器，以提供长时间低频采集结果的记录空间。并且可能要求在一次采集中捕获幅度相差很大的不同信号。

2.开关电源基础

大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源(开关电源)，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。典型开关电源的电能信号路径包括无源器件、有源器件和磁性元件。

开关电源尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。

开关电源设备还有一个控制部分，其中包括脉宽调制调节器脉频调制调节器以及反馈环路1等组成部分。控制部分可能有自己的电源。图1是简化的开关电源示意图，图中显示了电能转换部分，包括有源器件、无源器件以及磁性元件。

3.准备进行开关电源的测量

一定要选择合适的工具，并且设置这些工具，使它们能够准确、可重复地工作。当然示波器必须具备基本的带宽和采样速率，以适应开关电源的开关频率。电源测量最少需要两个通道，一个用于电压，一个用于电流。有些设施同样重要，它们可以使电源测量更容易、更可靠。

测量一次采集中的100伏和100毫伏电压

要测量开关器件的开关损耗和平均功率损耗，示波器首先必须分别确定在断开和开通时开关器件上的电压。

为了准确地进行开关器件电源测量，必须先测量断开和开通电压。然而，典型的8位数字示波器的动态范围不足以在同一个采集周期中既准确采集开通期间的毫伏级信号，又准确采集断开期间出现的高电压。要捕获该信号，示波器的垂直范围应设为每分度100伏。

在此设置下，示波器可以接受高达1000V的电压，这样就可以采集700V的信号而不会使示波器过载。使用该设置的问题在于最大灵敏度(能解析的最小信号幅度)变成了1000/256，即约为4V。

有的示波器软件可以解决这个问题，用户可以把设备技术数据中的RDSON或VCEsat值输入图4所示的测量菜单中。如果被测电压位于示波器的灵敏度范围内，也可以使用采集的数据进行计算，而不是使用手动输入的值。

4.消除电压探头和电流探头之间的时间偏差

要使用数字示波器进行电源测量，就必须测量MOSFET开关器件(如图2所示)漏极、源极间的电压和电流，或IGBT集电极、发射极间的电压。该任务需要两个不同的探头：一支高压差分探头和一支电流探头。后者通常是非插入式霍尔效应型探头。

这两个延迟的差(称为时间偏差)，会造成幅度测量以及与时间有关的测量不准确。一定要了解探头传输延迟对最大峰值功率和面积测量的影响。探头没有正确进行“时间偏差校正”时，开关损耗之类测量的准确性就会影响。

有的电源测量软件可以自动校正所选探头组合的时间偏差。软件控制示波器，并通过实时电流和电压信号调整电压通道和电流通道之间的延迟，以去除电压探头和电流探头之间传输延迟的差别。

还可以使用一种静态校正时间偏差的功能，但前提是特定的电压探头和电流探头有恒定、可重复的传输延迟。静态校正时间偏差的功能根据一张内置的传输时间表，自动为选定探调整选定电压和电流通道之间的延迟。该技术提供了一种快速而方便的方法，可以将时间偏差降至最小。

5.消除探头零偏和噪声

差分探头和电流探头可能会有很小的偏置。应在测量前消除这一偏置，因为它会影响测量精度。某些探头采用内置的自动方法消除偏置，其它探头则要求手动消除偏置。

6.消除偏置

大多数差分电压探头都有内置的直流零偏修整控制，这使消除零偏成为一件相对简单的步骤：准备工作完成之后，接下来：

将示波器设置为测量电压波形的平均值；选择将在实际测量中使用的灵敏度(垂直)设置；

不加信号，将修整器调为零，并使平均电平为0V(或尽量接近0V)。相似地，在测量前必须调节电流探头。在消除零偏之后：将示波器灵敏度设置为实际测量中将要使用的值；

关闭没有信号的电流探头；将直流平衡调为零；把中间值调节到0A或尽可能接近0A；

注意，这些探头都是有源设备，即使在静态，也总会有一些低电平噪声。这种噪声可能影响那些同时依赖电压和电流波形数据的测量。有的示波器包含一项信号调节功能(图10)，可以将固有探头噪声的影响降至最低。

7.记录长度在电源测量中的作用

示波器在一段时间内捕获事件的能力取决于所用的采样速率，以及存储采集到的信号样本的存储器的深度(记录长度)。存储器填充的速度和采样速率成正比。如果为了提供详细的高分辨率信号而将采样速率设得很高，存储器很快就会充满。

对很多开关电源电源测量来说，必须捕获工频信号的四分之一周期或半个周期(90或180度)，有些甚至需要整个周期。这是为了积累足够的信号数据，以在计算中抵消工频电压波动的影响。

8.识别真正的Ton与Toff转换

为了精确地确定开关转换中的损耗，首先必须滤除开关信号中的振荡。开关电压信号中的振荡很容易被误认为开通或关断转换。这种大幅度振荡是开关电源在非持续电流模式(DCM)和持续电流模式(CCM)之间切换时电路中的寄生元件造成的。

图11以简化形式表示出了一个开关信号。这种振荡使示波器很难识别真正的开通或关断转换。一种解决方法是预先定义信号源进行边沿识别、参考电平和一个迟滞电平。信号复杂度和测量要求不同，将测得信号本身作为边沿电平的信号源。或者，也可以指定某些其它的整洁的信号。

(8)检测开关电源的测试方法扩展阅读

在某些开关电源设计(如有源功率因数校正变流器)中，振荡可能要严重得多。DCM模式大大增强了振荡，因为开关电容开始和滤波电感产生共振。仅仅设置参考电平和磁滞电平可能不足以识别真正的转换。

这种情况下，开关器件的栅极驱动信号可以确定真正的开通和关断转换，这样就只需要适当设置栅极驱动信号的参考电平和磁滞电平。

‘玖’ buck开关电源性能分析_开关电源电性能测试标准和方法

开关电源电气性能测试标准和方法

I. 测试标准

一. 电性能标准

1. 输入电压100-240VAC

2. 输入频率47-63Hz

3. 总谐波失真小于20%

4. 功率因数大于90%

5. 效率大于90%

6. 电压调整率小于2%

7. 负载调整率小于2%

二. 耐用性标准

1. 开路保护

2. 短路保护

3. 过功率保护

4. 抗雷击大于4KV

5. 环境温度-40℃~70℃

6. 电源电压开关次数大约于1000次

7. 寿命大于50000Hr

三. 防护等级标准

1. IP67:

II. 测试方法

一. 电性能测试方法

1. 设备：数字电参数测量仪，万用表，调压器，可调负载。

2. 测试方法：电源接标称功率的80%-90%的负载。串于数字

电参数测量仪后，开灯测量。调压器先将电源电压调至AC100V,60Hz。测量开关电源的输出电压并记录。再将电源调至AC240V,50Hz。测量开关电源的输出电压并记录。计算出输出电压相对变化量。输入电压标称值220VAC，50Hz时，可调负载在标称值的10%-100%范围变化，测量开关电源的输出电压并记录。计算出输出电压相对变化量。

二 耐用性测试方法:

1. 设备：雷击测试仪,万用表, 可调负载,恒温箱，计数器，

时钟，老化台。

2. 开路保护：电源输出端不接入负载，接通额定电压并

持续1Hr后，再接入标称负载，电源应能正常工作。

3. 短路保护：电源输出端正负极直接短路，接通额定电

压并持续昌指1Hr后，再断开正负极短路装置，接入标称负载，电源应能正常工作。

4. 过功率保护：当输出端接入超出标称值负载时，电源

应自动降低功率输出。

5. 抗雷击保护：雷击测试仪

6. 环境温度测试：恒温箱温度调至60℃，开关电源置于

恒温箱内，外接正常负载。开灯并持续1Hr。然后将开关电源移至-25℃的恒温箱内，开灯并持续1Hr。如此循环5次。

7. 电源电压开关测试：在额定电源电压下，电源开启和

关闭各耐斗配30s。无负载情况销渗下循环200次。最大负载情况下循环800次。

8. 寿命测试:路灯置于老化台上，持续工作。直至开关电

源无法工作。记录时间。

三 防护等级测试方法：

1. 设备：水箱，时钟。

2. 测试方法：在标准大气压下，开关电源置于水箱中，

样品底部距水底至少1米，样品顶部距水面至少

0.15米。时间30分钟。

‘拾’ 12V开关电源质量好坏如何用简单的方法测试

检测电源好坏的办法就是负载老化，时间拉长一些，不建议你120%老化，很多厂家的过流保护限制在110%左右，你就按照200W的功率老化它，老化几天试试，看看输出电压是否稳定，就能测试出电源的质量的